朱祖德 段懿行 王穗蘋(píng)

(1江蘇師范大學(xué)語(yǔ)言科學(xué)與藝術(shù)學(xué)院;江蘇省語(yǔ)言與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;語(yǔ)言能力協(xié)同創(chuàng)新中心,徐州 221009) (2華南師范大學(xué)心理學(xué)院,廣州 510631)

1 前言

智力是人類的核心特征之一。相對(duì)于依賴經(jīng)驗(yàn)積累的晶體智力,流體智力(fluid intelligence)通常指?jìng)€(gè)體天生具有的學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題的能力,如知覺(jué)速度,識(shí)別圖形關(guān)系等(Cattell,1963)。一般認(rèn)為,流體智力水平依賴于先天的稟賦,并隨著神經(jīng)系統(tǒng)的成熟而逐漸提高(Baltes,Staudinger,&Lindenberger,1999;Cattell,1963;Gray &Thompson,2004),但最近的研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)認(rèn)知訓(xùn)練能夠改善個(gè)體流體智力水平(彭君等,2014;趙鑫,周仁來(lái),2010;趙鑫,王一雪,劉丹瑋,周仁來(lái),2011;Au et al.,2015;Buschkuehl &Jaeggi,2010)。

經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有效的認(rèn)知訓(xùn)練任務(wù)包括珠心算與音樂(lè)(Lee,Lu,&Ko,2007)、復(fù)述策略(Turley-Ames &Whitfield,2003)、數(shù)字廣度任務(wù)、言語(yǔ)廣度任務(wù)、選擇反應(yīng)時(shí)任務(wù)(Klingberg,Forssberg,&Westerberg,2002)、視覺(jué)空間工作記憶任務(wù)、數(shù)字倒背任務(wù)與字母廣度任務(wù)(Westerberg &Klingberg,2007)和 n-back工作記憶任務(wù)(Jaeggi,Buschkuehl,Jonides,&Perring,2008;Jaeggi et al.,2010)等。由于工作記憶與流體智力之間相關(guān)度較高(Engle,Tuholski,Laughlin,&Conway,1999),不少研究通過(guò)工作記憶訓(xùn)練來(lái)提升流體智力并取得了較好的效果。例如,在正常健康被試群體中,Jaeggi等人發(fā)現(xiàn)采用雙任務(wù)n-back工作記憶任務(wù)進(jìn)行訓(xùn)練,能有效提高個(gè)體流體智力水平(Jaeggi et al.,2008,2010);工作記憶中某些加工子成分的訓(xùn)練也能提升流體智力水平(Dahlin,Nyberg,B?ckman,&Neely,2008;Li et al.,2008;Rudebeck,Bor,Ormond,O’Reilly,&Lee,2012)。在特殊人群中,也有一系列研究證實(shí)工作記憶訓(xùn)練能提升注意缺陷多動(dòng)障礙患者的流體智力水平(Holmes et al.,2010;Klingberg et al.,2002,2005)。

然而也有研究發(fā)現(xiàn)認(rèn)知訓(xùn)練未能有效提高流體智力水平(Owen et al.,2010;Shipstead,Redick,&Engle,2012)。造成上述不一致的可能原因是個(gè)體差異影響到了訓(xùn)練遷移效果。有研究者指出流體智力水平的提高也許與個(gè)體是否具有足夠大的改善空間有關(guān)(Shipstead et al.,2012)。Buitenweg,Murre和Ridderinkhof (2012) 也認(rèn)為,研究者應(yīng)該關(guān)注個(gè)體差異,尤其要研究被試的流體智力基線水平對(duì)訓(xùn)練的效果有何影響。當(dāng)前考察個(gè)體差異如何影響認(rèn)知訓(xùn)練效果的研究主要有三類。一類是采用核磁共振技術(shù)對(duì)個(gè)體大腦結(jié)構(gòu)或功能的基線水平進(jìn)行測(cè)量,以此作為大腦可塑性指標(biāo)來(lái)評(píng)估大腦可塑性對(duì)訓(xùn)練效果的影響。例如,在以老年群體為被試所做的認(rèn)知訓(xùn)練研究發(fā)現(xiàn),功能聯(lián)結(jié)、大腦白質(zhì)完整性的基線水平與遷移效果相關(guān),其中功能聯(lián)結(jié)基線水平較低的個(gè)體在隨后的評(píng)估中進(jìn)步更大(Yin et al.,2014),而胼胝體白質(zhì)結(jié)構(gòu)基線水平較高的個(gè)體其訓(xùn)練遷移效果維持時(shí)間更長(zhǎng)(Wolf et al.,2014)。也有研究發(fā)現(xiàn),青年被試訓(xùn)練前背側(cè)紋狀體灰質(zhì)容量越大,其掌握動(dòng)作游戲技能的速率越快(Erickson et al.,2010),訓(xùn)練前后頂葉在完成動(dòng)作游戲時(shí)的信號(hào)增強(qiáng)越多,其在未訓(xùn)練工作記憶上的成績(jī)?cè)鲆嬉苍酱?Nikolaidis,Voss,Lee,Vo,&Kramer,2014)。這些結(jié)果說(shuō)明,神經(jīng)可塑性的個(gè)體差異影響到訓(xùn)練和遷移效果。盡管這類研究在揭示可塑性機(jī)制上具有重要意義,對(duì)于大樣本的實(shí)踐來(lái)說(shuō),由于難以獲取核磁共振相關(guān)數(shù)據(jù),將其應(yīng)用于指導(dǎo)個(gè)體化訓(xùn)練方案仍有不少困難。

后兩類研究主要是考察個(gè)體行為差異對(duì)訓(xùn)練遷移的影響。一類是考察訓(xùn)練成績(jī)的提升對(duì)遷移的影響。有研究者發(fā)現(xiàn)只有在工作記憶訓(xùn)練任務(wù)上出現(xiàn)提升的兒童才能在流體智力水平上獲得遷移效應(yīng)(Jaeggi,Buschkuehl,Jonides,&Shah,2011)。也有研究發(fā)現(xiàn)工作記憶訓(xùn)練成績(jī)的提高與兒童流體智力遷移效應(yīng)呈正相關(guān)(彭君等,2014;趙鑫等,2011)。這類結(jié)果對(duì)解釋訓(xùn)練本身帶來(lái)了流體智力遷移效應(yīng)具有重要意義。有研究者認(rèn)為,由于訓(xùn)練組和控制組的心理期待、訓(xùn)練動(dòng)機(jī)可能存在差異,因而訓(xùn)練組的成績(jī)提升未必完全是訓(xùn)練所帶來(lái)的,也可能是受這類心理混淆因素的影響才出現(xiàn)的(Boot,Simons,Stothart,&Stutts,2013)。考慮到訓(xùn)練組被試接受了相同的實(shí)驗(yàn)處理,此時(shí)能夠更好地避免組間混淆變量的干擾,因而這幾項(xiàng)研究所發(fā)現(xiàn)的訓(xùn)練提升量與遷移效應(yīng)量之間的正向線性關(guān)系較有力地支持工作記憶訓(xùn)練能夠遷移到智力改善上的觀點(diǎn)。而最后一類是考察訓(xùn)練前的個(gè)體差異對(duì)遷移的影響。如有研究者(Jaeggi,Buschkuehl,Shah,&Jonides,2014)發(fā)現(xiàn),工作記憶訓(xùn)練有效地促進(jìn)了視空間推理得分,這種遷移效應(yīng)不受認(rèn)知需求(need for cognition)的影響,而是受到訓(xùn)練前智力可塑性觀念的影響。即,認(rèn)為智力能夠被改變的個(gè)體比認(rèn)為智力不能改變的個(gè)體在視空間推理上的改善更大。

總之,盡管有研究發(fā)現(xiàn)基線個(gè)體差異對(duì)訓(xùn)練遷移有影響,但對(duì)于個(gè)體差異能否影響到認(rèn)知訓(xùn)練對(duì)流體智力成績(jī)的遷移這一問(wèn)題,目前還沒(méi)有定論。因此,有必要進(jìn)一步考察流體智力基線水平差異如何影響工作記憶訓(xùn)練對(duì)智力水平改善的遷移。為此,本研究將招募的大學(xué)生被試隨機(jī)分成訓(xùn)練組和積極控制組,訓(xùn)練組進(jìn)行為期一個(gè)月(每周訓(xùn)練 5天,每天訓(xùn)練約25分鐘)的雙任務(wù)n-back工作記憶訓(xùn)練,積極控制組在同等時(shí)間下做科普知識(shí)閱讀訓(xùn)練。實(shí)驗(yàn)采用瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測(cè)驗(yàn)考察流體智力水平。如果工作記憶能夠有效提高流體智力表現(xiàn),那么訓(xùn)練組應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)顯著的遷移效應(yīng),即訓(xùn)練組后測(cè)與基線相比的智力水平提高應(yīng)顯著大于控制組。

為了進(jìn)一步考察流體智力基線水平個(gè)體差異是否影響工作記憶訓(xùn)練對(duì)流體智力水平的遷移,本研究采用調(diào)節(jié)效應(yīng)分析方法(溫忠麟,侯杰泰,張雷,2005)檢測(cè)了流體智力基線水平與工作記憶訓(xùn)練提升量的交互項(xiàng)是否能夠預(yù)測(cè)流體智力水平改善值。如果流體智力基線水平個(gè)體差異能夠影響到工作記憶訓(xùn)練對(duì)流體智力的遷移,那么在調(diào)節(jié)分析中的交互項(xiàng)對(duì)流體智力改善值回歸系數(shù)應(yīng)當(dāng)達(dá)到顯著水平。需要指出的是,在調(diào)節(jié)分析中我們不僅把流體智力基線水平與工作記憶訓(xùn)練提升量的交互項(xiàng)放入回歸方程,而且這兩個(gè)變量本身也會(huì)進(jìn)入回歸方程,因而此時(shí)可以進(jìn)一步考察訓(xùn)練組內(nèi)被試的工作記憶訓(xùn)練提升量和流體智力水平改善值之間的相關(guān)性。因?yàn)橛?xùn)練組內(nèi)所有被試接受了相同的實(shí)驗(yàn)處理,能夠較好地排除訓(xùn)練內(nèi)容不同所引起的干擾效應(yīng)。進(jìn)一步地,由于工作記憶訓(xùn)練提升量完全是由訓(xùn)練所帶來(lái)的,如果工作記憶訓(xùn)練提升量與流體智力改善值之間存在正相關(guān),將能進(jìn)一步支持工作記憶訓(xùn)練本身可以改善流體智力的假設(shè)。

2 方法

2.1 被試

被試為 44名在校大學(xué)生(男生 21名,女生 23名),隨機(jī)將他們分配到訓(xùn)練組和積極控制組。訓(xùn)練期間 4名男生自愿退出,最終積極控制組 19人(8男 11女)、訓(xùn)練組 21人(9男 12女)。被試年齡在18～21歲之間,平均年齡為19.7歲,標(biāo)準(zhǔn)差為0.91。兩組被試無(wú)顯著性別(χ=0.43,

p

=0.81)和年齡差異(

t

(38)=0.02,

p=

0.98)。被試均為右利手,無(wú)軀體疾病及精神障礙,視力或矯正視力正常。被試均自愿參與實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)之前均簽署了知情同意書(shū),實(shí)驗(yàn)之后獲得一定報(bào)酬。

2.2 訓(xùn)練任務(wù)與測(cè)驗(yàn)任務(wù)程序

2.2.1 雙任務(wù)n-back任務(wù)

任務(wù)開(kāi)始前告訴被試具體實(shí)驗(yàn)流程。首先,電腦屏幕中央有一個(gè)“+”注視點(diǎn),環(huán)繞注視點(diǎn)周圍其余 8個(gè)位置會(huì)隨機(jī)連續(xù)呈現(xiàn)一個(gè)位置刺激(方塊),位置刺激呈現(xiàn) 500ms,每一位置刺激呈現(xiàn)中間間隔2500ms;與位置刺激同時(shí)呈現(xiàn)的還有通過(guò)耳機(jī)傳出的聽(tīng)覺(jué)刺激,聲音刺激為 26個(gè)英語(yǔ)字母中的輔音字母。被試的任務(wù)是做匹配判斷：當(dāng)前的刺激(包括位置刺激與聽(tīng)覺(jué)刺激)是否與此前第n個(gè)出現(xiàn)的刺激(包括位置刺激與聽(tīng)覺(jué)刺激)匹配。如當(dāng)n=2時(shí),則比較當(dāng)前刺激與它前面隔一個(gè)位置上的刺激是否匹配;當(dāng)n=3時(shí),要求比較的是當(dāng)前刺激和它前面隔兩個(gè)位置上的刺激是否匹配,依此類推。如果匹配則按鍵反應(yīng)(位置匹配用左手食指按鍵盤(pán)上的“A”,聲音匹配用右手食指按“L”),不匹配則不按鍵。每個(gè)組塊(block)包括20+n個(gè)試次。

在本任務(wù)中,任務(wù)難度隨著n數(shù)值的增加而增加。n的數(shù)值變化是依據(jù)被試任務(wù)完成的表現(xiàn)而定,每一個(gè)組塊之后被試的成績(jī)都會(huì)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì),當(dāng)被試成績(jī)≥80%時(shí),n會(huì)增加1,此時(shí)會(huì)告知被試“您表現(xiàn)不錯(cuò),接下來(lái)會(huì)加大難度,請(qǐng)繼續(xù)努力”;而≤50%時(shí),n會(huì)減去1,此時(shí)會(huì)告知被試“當(dāng)前難度似乎有些高,接下來(lái)為您降低一級(jí)難度,請(qǐng)繼續(xù)努力”;其余時(shí)候保持不變。被試最初以2-back任務(wù)開(kāi)始進(jìn)行訓(xùn)練。一天的訓(xùn)練約為25分鐘,包括20個(gè)組塊。

2.2.2 瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測(cè)驗(yàn)

本研究采用經(jīng)北京師范大學(xué)張厚粲和王曉平(1985)修訂,適用年齡范圍寬、測(cè)驗(yàn)對(duì)象不受文化、種族與語(yǔ)言限制的瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測(cè)驗(yàn)(Raven’s Standard Progressive Matrices),對(duì)被試的流體智力水平進(jìn)行測(cè)試。該測(cè)驗(yàn)為非文字測(cè)驗(yàn),要求測(cè)試者進(jìn)行圖形完型,即從備選答案中選出合適的部分圖片使得測(cè)試圖片變成一幅完整的有規(guī)律的圖片。在答題過(guò)程中,需要根據(jù)完整性、類同、推理等規(guī)則進(jìn)行分析,從而選出合適答案。整個(gè)測(cè)驗(yàn)為A、B、C、D、E五個(gè)分測(cè)驗(yàn),難度依次增加。每個(gè)分測(cè)驗(yàn)有12個(gè)項(xiàng)目,難度也依次增加。瑞文推理測(cè)驗(yàn)通常是按順序從前往后進(jìn)行測(cè)試,當(dāng)出現(xiàn)一定錯(cuò)誤后停止并計(jì)算相應(yīng)得分。但為了避免被試基線與后測(cè)均看到相同測(cè)試項(xiàng)目,本實(shí)驗(yàn)將該測(cè)驗(yàn)分半為平行測(cè)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ,以更大限度地減少練習(xí)效應(yīng)的干擾。平行測(cè)驗(yàn)Ⅰ為A、B分測(cè)驗(yàn)中的奇數(shù)項(xiàng)目和D、E分測(cè)驗(yàn)中的偶數(shù)項(xiàng)目以及C測(cè)驗(yàn)中前6個(gè)項(xiàng)目中的奇數(shù)項(xiàng)目和后6個(gè)項(xiàng)目中的偶數(shù)項(xiàng)目,共計(jì)30項(xiàng);平行測(cè)驗(yàn)Ⅱ?yàn)锳、B分測(cè)驗(yàn)中的偶數(shù)項(xiàng)目和D、E分測(cè)驗(yàn)中的奇數(shù)項(xiàng)目以及C測(cè)驗(yàn)中前6個(gè)項(xiàng)目中的偶數(shù)項(xiàng)目和后6個(gè)項(xiàng)目中的奇數(shù)項(xiàng)目,共計(jì)30項(xiàng)。

2.2.3 實(shí)驗(yàn)流程

訓(xùn)練組與積極控制組使用瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測(cè)驗(yàn)平行測(cè)驗(yàn)Ⅰ進(jìn)行基線測(cè)驗(yàn),隨后進(jìn)入訓(xùn)練期。在此期間,訓(xùn)練組進(jìn)行n-back任務(wù)訓(xùn)練,被試自由選擇一周中的5天進(jìn)行訓(xùn)練,其余2天休息,每天訓(xùn)練約為25分鐘,訓(xùn)練期共持續(xù)4周;而積極控制組做20套科技論文閱讀并回答問(wèn)題(如“請(qǐng)用3個(gè)關(guān)鍵詞概括上述文章的主要內(nèi)容”),每次閱讀開(kāi)始前告知被試其前一次成績(jī),并告知被試“請(qǐng)繼續(xù)努力”,其他無(wú)關(guān)變量如干預(yù)時(shí)間等與訓(xùn)練組保持一致。訓(xùn)練期結(jié)束后,立即使用瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測(cè)驗(yàn)平行測(cè)驗(yàn)Ⅱ進(jìn)行后測(cè)。

2.3 數(shù)據(jù)分析

我們采用獨(dú)立樣本

t

檢驗(yàn)確認(rèn)了兩組被試流體智力基線水平?jīng)]有顯著差異。為考察工作記憶訓(xùn)練對(duì)流體智力成績(jī)的影響,我們做了 2(組別)×2(測(cè)驗(yàn)時(shí)間)的方差分析。并進(jìn)一步分析考察了流體智力基線水平個(gè)體差異對(duì)工作記憶訓(xùn)練遷移到流體智力的影響,即按照調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)程序(溫忠麟等,2005)考察流體智力基線水平與工作記憶訓(xùn)練提升量如何相互作用而影響流體智力的改善。第一步回歸以流體智力基線水平、工作記憶訓(xùn)練提升量為自變量,第二步增加兩者的交互作用項(xiàng),對(duì)流體智力改善值做了回歸分析。選用工作記憶訓(xùn)練提升量是因?yàn)樵撟兞磕軌蜉^好地反映訓(xùn)練本身對(duì)工作記憶容量的改善。

3 結(jié)果

圖1顯示訓(xùn)練組被試隨著訓(xùn)練時(shí)間增加在訓(xùn)練任務(wù)成績(jī)上出現(xiàn)的變化。經(jīng)過(guò)20天訓(xùn)練,訓(xùn)練組工作記憶任務(wù)成績(jī)大幅提升,平均達(dá)到的最高水平為n=4.86,標(biāo)準(zhǔn)差為2.29,其中成績(jī)最好被試的最高水平為n=8。工作記憶訓(xùn)練提升量平均值為2.51,標(biāo)準(zhǔn)差為2.17。

圖1 訓(xùn)練組n-back任務(wù)訓(xùn)練成績(jī)

兩組被試在兩次測(cè)驗(yàn)中的流體智力水平見(jiàn)圖2。訓(xùn)練組基線與后測(cè)的正確率(

M

±

SD

,下同)分別為 77.8%±12.7%,89.0%±6.8%;積極控制組基線與后測(cè)的正確率分別為 80.5%±10.9%,81.4%±11.2%。經(jīng)獨(dú)立樣本

t

檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩組被試的流體智力基線水平(測(cè)驗(yàn)正確率)無(wú)顯著差異,

t

(38)=0.73,

p

=0.47。進(jìn)行 2(組別：積極控制組/訓(xùn)練組)×2(測(cè)驗(yàn)時(shí)間：基線/后測(cè))的重復(fù)測(cè)量方差分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),組別主效應(yīng)不顯著,

F

<1;測(cè)驗(yàn)時(shí)間主效應(yīng)顯著,

F

(1,38)=37.92,

p

<0.01,η

=

0.50;組別與測(cè)驗(yàn)時(shí)間交互作用顯著,

F

(1,38)=27.74,

p

<0.01,η

=

0.42。進(jìn)一步進(jìn)行簡(jiǎn)單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn),訓(xùn)練組后測(cè)的流體智力水平與基線相比顯著提高(平均提高 11.3%,標(biāo)準(zhǔn)差 8.3%,范圍為0～26.7%,

p

<0.01);而積極控制組兩次測(cè)驗(yàn)間無(wú)顯著差異(

p

=0.54)。

圖2 兩組被試兩次測(cè)驗(yàn)的流體智力水平(瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測(cè)驗(yàn)的正確率)

相關(guān)分析顯示,流體智力改善值與流體智力基線水平(

r

=?0.87,

p

<0.001)、工作記憶訓(xùn)練提升量(

r

=0.91,

p

<0.001)相關(guān)顯著,流體智力基線水平與工作記憶訓(xùn)練提升量相關(guān)也顯著(

r

=0.49,

p

=0.02)。隨后進(jìn)行的調(diào)節(jié)效應(yīng)分析考察了流體智力基線水平對(duì)工作記憶訓(xùn)練遷移效果的影響,結(jié)果見(jiàn)表1。據(jù)溫忠麟等人(2005)提出的調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)程序,對(duì)流體智力基線水平(M)在工作記憶訓(xùn)練提升量(X)和流體智力改善值(Y)之間進(jìn)行調(diào)節(jié)作用檢驗(yàn),流體智力基線水平為基線智力測(cè)驗(yàn)成績(jī),工作記憶訓(xùn)練提升量為n-back任務(wù)中所達(dá)到的最大

n

值與基線值之間的差,流體智力改善值為流體智力后測(cè)與基線水平差值。流體智力基線水平(M)與工作記憶訓(xùn)練提升量(X)經(jīng)中心化,采用多層次回歸分析。經(jīng)第一層回歸發(fā)現(xiàn),工作記憶訓(xùn)練提升量越高,訓(xùn)練后的流體智力改善程度越大(標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)為 0.61,

t

=3.46,

p

<0.01),而流體智力基線水平較低者,其改善值也較高(標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)為?0.35,

t

=2.01,

p=

0.06);經(jīng)第二層回歸發(fā)現(xiàn),工作記憶訓(xùn)練提升量(X)×流體智力基線水平(M)系數(shù)交互項(xiàng)對(duì)因變量有顯著貢獻(xiàn)(Δ

R

=0.034,Δ

F=

5.07,

p

<0.05,標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)為0.22,

t

=2.25,

p

=0.038),同時(shí)流體智力基線水平(標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)為?0.36,

t

=2.29,

p=

0.04)和工作記憶訓(xùn)練提升量(標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)為0.72,

t

=4.34,

p <

0.001)的回歸效應(yīng)也顯著。其中交互項(xiàng)的回歸效應(yīng)顯著表明流體智力基線水平較高,工作記憶訓(xùn)練對(duì)流體智力改善的效果越大(見(jiàn)圖3)。流體智力基線水平、工作記憶訓(xùn)練提升量及兩者的乘積影響了流體智力改善值。

表1 基線智力水平(M)的調(diào)節(jié)效應(yīng)分析

4 討論

本文主要目的是考察工作記憶訓(xùn)練能否提升流體智力水平,以及流體智力基線水平是否調(diào)節(jié)了工作記憶訓(xùn)練的遷移效果。經(jīng)過(guò)一個(gè)月的訓(xùn)練,雙任務(wù)工作記憶訓(xùn)練顯著提升了訓(xùn)練組被試的流體智力水平,工作記憶訓(xùn)練提升量越大,個(gè)體流體智力水平的提高越多。同時(shí)還發(fā)現(xiàn),流體智力基線水平的個(gè)體差異影響到了工作記憶訓(xùn)練對(duì)流體智力水平遷移的效果。這些結(jié)果為進(jìn)一步理解認(rèn)知訓(xùn)練中的個(gè)體差異作用提供了重要的啟示。

與積極控制組相比,訓(xùn)練組在訓(xùn)練前后的流體智力水平提升更大。這一結(jié)果與近期使用不同工作記憶訓(xùn)練任務(wù)、針對(duì)不同群體的研究結(jié)果相一致,進(jìn)一步證實(shí)通過(guò)工作記憶訓(xùn)練確實(shí)能夠提升個(gè)體流體智力表現(xiàn)(彭君等,2014;Dahlin et al.,2008;Holmes et al.,2010;Jaeggi et al.,2008,2010;Klingberg et al.,2002,2005;Li et al.,2008)。值得注意的是,與以往研究一致(彭君等,2014;趙鑫等,2011),本研究發(fā)現(xiàn)工作記憶訓(xùn)練提升量越大其流體智力水平改善值也越高,而且這種線性關(guān)系在控制了流體智力基線水平后仍然顯著(見(jiàn)回歸分析部分)。這一結(jié)果很好地支持了本研究的假設(shè),即流體智力的改善是由于工作記憶訓(xùn)練本身,而非其他組間差異帶來(lái)的干擾變量。因?yàn)樵谟?xùn)練組和積極控制組中所進(jìn)行的訓(xùn)練任務(wù)大不相同,可能給兩組被試在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中帶來(lái)不同的動(dòng)機(jī)和心理預(yù)期(Boot et al.,2013)。也有研究者提出應(yīng)該給對(duì)照組和訓(xùn)練組提供相同的訓(xùn)練任務(wù),但在對(duì)照組設(shè)置更低或不變的訓(xùn)練難度(Shipstead et al.,2012),但是由于難度沒(méi)有變化或難度太小沒(méi)有挑戰(zhàn)性使得對(duì)照組被試仍然可能與訓(xùn)練組出現(xiàn)不同的心理預(yù)期而影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。不同于訓(xùn)練組和積極控制組之間的比較,在訓(xùn)練組內(nèi)的不同被試之間進(jìn)行比較時(shí),由于實(shí)驗(yàn)處理是完全一樣的,此時(shí)不同被試工作記憶訓(xùn)練提升量的大小與遷移效應(yīng)的高低存在正相關(guān),則能更好地排除上述心理變量的潛在影響從而支持工作記憶訓(xùn)練對(duì)流體智力有改善作用這一假設(shè)。

圖3 訓(xùn)練組被試流體智力基線水平和工作記憶訓(xùn)練提升量中心化交互項(xiàng)與流體智力改善值偏相關(guān)散點(diǎn)圖。在控制了流體智力基線水平和工作記憶訓(xùn)練提升量?jī)身?xiàng)內(nèi)容后,兩者的交互項(xiàng)仍然顯著預(yù)測(cè)了流體智力改善值(標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)為 0.22,p=0.038)。

本實(shí)驗(yàn)成功觀察到工作記憶訓(xùn)練對(duì)流體智力水平改善的遷移可能受到多個(gè)因素的影響。首先,雖然工作記憶和流體智力測(cè)驗(yàn)這兩個(gè)任務(wù)看似差異很大,但兩者存在一些相似的基本加工過(guò)程從而使得訓(xùn)練效應(yīng)能夠遷移到流體智力水平改善上。例如有研究者提出,兩者共有容量有限性這一特征,這一特征既可以體現(xiàn)在工作記憶的廣度上,也可以體現(xiàn)在進(jìn)行推理任務(wù)時(shí)需要保持的信息數(shù)量上(Halford,Cowan,&Andrews,2007)。Carpenter,Just和 Shell (1990)提出個(gè)體在瑞文智力測(cè)驗(yàn)中的差異確實(shí)可以體現(xiàn)他們對(duì)抽象關(guān)系判別的能力以及工作記憶中對(duì)多重目標(biāo)控制的能力。本研究所使用的雙任務(wù)n-back任務(wù)正好涉及多重執(zhí)行加工過(guò)程,包括抑制無(wú)關(guān)刺激、監(jiān)控當(dāng)前表現(xiàn)、同時(shí)操作兩個(gè)任務(wù)、更新記憶中的信息表征等(Jaeggi et al.,2008;Owen,McMillan,Laird,&Bullmore,2005)。因此,被試的工作記憶容量經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后得到了提升,使其在完成瑞文推理測(cè)驗(yàn)時(shí)能夠更有效地保存信息以完成推理分析。另一種可能是因?yàn)楣ぷ饔洃浻?xùn)練需要被試有效地分配注意,從而提升了個(gè)體的控制性注意能力,而個(gè)體的注意控制是進(jìn)行推理等認(rèn)知的基礎(chǔ)(Gray,Chabris,&Braver,2003;Halford et al.,2007;Kane et al.,2004),因而工作記憶訓(xùn)練提升了被試的流體智力水平。

其次,Klingberg與Holmes的一系列研究認(rèn)為負(fù)載適應(yīng)以及大量訓(xùn)練(至少3周或8個(gè)小時(shí))是工作記憶訓(xùn)練效果能夠有效遷移到其他任務(wù)表現(xiàn)的兩個(gè)重要因素(Holmes,Gathercole,&Dunning,2009;Klingber et al.,2002,2005)。在本文中負(fù)載是指?jìng)€(gè)體所能達(dá)到的最大的工作記憶容量。因?yàn)楣ぷ饔洃浀纳窠?jīng)系統(tǒng)具有一定的適應(yīng)性,當(dāng)不斷重復(fù)當(dāng)前最大負(fù)載時(shí),原本需要努力才能達(dá)到的負(fù)載變成可以相對(duì)容易地達(dá)到。也就是說(shuō)通過(guò)難度自適應(yīng)的方式進(jìn)行訓(xùn)練,不斷地更新最大負(fù)載從而最終提升了最大負(fù)載量,表現(xiàn)出適應(yīng)性。值得注意的是,難度自適應(yīng)作為一種訓(xùn)練方式,是否獨(dú)自影響到了訓(xùn)練遷移尚不清楚。有研究者對(duì)積極控制組也采用了難度自適應(yīng)的方式進(jìn)行訓(xùn)練,結(jié)果并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)在流體智力上出現(xiàn)顯著的提升(Jaeggi et al.,2014)。自適應(yīng)訓(xùn)練對(duì)流體智力水平的提升,可能非常依賴訓(xùn)練量(Jaeggi et al.,2008)。當(dāng)大腦能夠適應(yīng)大量工作記憶訓(xùn)練,同時(shí)表現(xiàn)出較大的訓(xùn)練成績(jī)提升時(shí),如 n的變化大于2時(shí)(Jaeggi et al.,2014),則更容易表現(xiàn)出遷移效應(yīng)。而本研究被試的平均工作記憶訓(xùn)練提升量為2.51。總體來(lái)說(shuō),對(duì)工作記憶容量負(fù)載的適應(yīng),及工作記憶與流體智力測(cè)驗(yàn)任務(wù)具有相似的基本加工過(guò)程,是工作記憶訓(xùn)練能夠遷移到流體智力水平的兩個(gè)重要因素。

我們也發(fā)現(xiàn)個(gè)體流體智力基線水平影響了流體智力水平的改善。首先,這種影響表現(xiàn)在流體智力基線水平較低者流體智力改善較大。需要指出的是,雖然流體智力基線水平與流體智力改善程度之間呈負(fù)相關(guān),但實(shí)際上所有被試后測(cè)與基線相比流體智力水平都沒(méi)有下降,這種負(fù)相關(guān)只是說(shuō)明流體智力基線水平較低者流體智力改善較大。其次,盡管此前的研究沒(méi)有發(fā)現(xiàn)基線智力水平對(duì)遷移的影響(Jaeggi et al.,2014),但本研究發(fā)現(xiàn)流體智力基線水平還與個(gè)體工作記憶訓(xùn)練提升量相互作用影響流體智力的改善。具體來(lái)說(shuō),通過(guò)分層回歸分析發(fā)現(xiàn),兩個(gè)因素的交互作用項(xiàng)也影響到了遷移效應(yīng),即基線智力水平和工作記憶訓(xùn)練提升量之間的乘積越大,智力改善值也越高。也就是說(shuō),如果個(gè)體基線智力水平較高,而且其工作記憶訓(xùn)練提升量也較高,那么其智力改善值就越高。而流體智力水平的改善值同時(shí)受到流體智力基線水平、工作記憶訓(xùn)練提升量及兩者乘積的影響。這一結(jié)果擴(kuò)展了之前所發(fā)現(xiàn)的工作記憶訓(xùn)練成績(jī)提升與遷移效應(yīng)呈正相關(guān)的結(jié)果(彭君等,2014;趙鑫等,2011),表明基線智力水平調(diào)節(jié)訓(xùn)練對(duì)智力的遷移效應(yīng)。這也與Shipstead等人的觀點(diǎn)一致,即認(rèn)知能力具有較大改善空間的個(gè)體更能從認(rèn)知或工作記憶訓(xùn)練中獲益(Shipstead et al.,2012)。

這種行為水平的個(gè)體差異對(duì)遷移的調(diào)節(jié)效應(yīng)可能受到大腦功能與結(jié)構(gòu)的影響。例如最近的元分析發(fā)現(xiàn)智力個(gè)體差異與大腦結(jié)構(gòu)差異相關(guān)系數(shù)約為 0.24 (Pietschnig,Penke,Wicherts,Zeiler,&Voracek,2015),而先前研究也發(fā)現(xiàn)基線的大腦功能聯(lián)結(jié)強(qiáng)度(Kundu,Sutterer,Emrich,&Postle,2013;Yin et al.,2014)與白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)完整性(Wolf et al.,2014)能夠預(yù)測(cè)隨后的訓(xùn)練和遷移效果。需要指出的是,這些結(jié)果主要是來(lái)自對(duì)老年被試的研究,未來(lái)的研究可以進(jìn)一步考察兒童和青年被試基線腦結(jié)構(gòu)與功能對(duì)遷移的影響,深化我們對(duì)成熟、個(gè)體差異等因素作用于工作記憶訓(xùn)練遷移效果的調(diào)節(jié)機(jī)制的認(rèn)識(shí)。此外,以往有研究考察了多種個(gè)體心理特征差異對(duì)工作記憶訓(xùn)練遷移效應(yīng)的影響。比如Jaeggi等人(2014)考察了認(rèn)知需求、個(gè)體對(duì)智力可塑性的看法等因素對(duì)遷移效應(yīng)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)認(rèn)知需求對(duì)訓(xùn)練的遷移效應(yīng)無(wú)顯著影響,而對(duì)智力是否可以改變的觀念的分析發(fā)現(xiàn),持智力可以改變觀念者比持智力不可改變觀念者出現(xiàn)了更多的遷移效應(yīng)。盡管如此,個(gè)體差異變量非常多,比如有研究者發(fā)現(xiàn)二語(yǔ)學(xué)習(xí)受到個(gè)體知覺(jué)能力、呈現(xiàn)方式特征等變量影響(Perrachione,Lee,Ha,&Wong,2011),因而在將來(lái)開(kāi)展認(rèn)知訓(xùn)練研究時(shí),應(yīng)進(jìn)一步考慮更多的個(gè)體差異變量對(duì)遷移效應(yīng)的影響。這不僅對(duì)于拓展認(rèn)知訓(xùn)練理論具有重要意義,對(duì)于開(kāi)發(fā)更具個(gè)性化的訓(xùn)練方案也具有重要意義。

本研究也存在一些不足,有待未來(lái)研究改進(jìn)和進(jìn)一步驗(yàn)證本實(shí)驗(yàn)結(jié)果。首先,本研究發(fā)現(xiàn)流體智力成績(jī)經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后有所提升,但本研究及目前大多數(shù)研究,均采用單一的認(rèn)知能力測(cè)試手段,而事實(shí)上并沒(méi)有一個(gè)任務(wù)是純粹只涉及一種能力的。因此將來(lái)研究需要探索運(yùn)用涉及多重任務(wù)的測(cè)試手段來(lái)考察個(gè)體潛在能力的變化。同時(shí),認(rèn)知訓(xùn)練相關(guān)研究應(yīng)強(qiáng)調(diào)真實(shí)生活情景中的應(yīng)用性和普遍適用性,未來(lái)的研究可以考慮將諸如閱讀能力、學(xué)業(yè)成績(jī)作為遷移目標(biāo)進(jìn)行考察。其次,在訓(xùn)練組內(nèi)被試之間的工作記憶訓(xùn)練提升量不同可能反映了個(gè)體之間的可提升空間不同,但仍然存在訓(xùn)練組內(nèi)不同被試之間的訓(xùn)練投入程度不同導(dǎo)致個(gè)體工作記憶訓(xùn)練提升量存在差異從而影響了流體智力改善個(gè)體的可能性。為了說(shuō)明這種遷移效應(yīng)是來(lái)自工作記憶訓(xùn)練本身,一方面可以給對(duì)照組同樣采用難度自適應(yīng)的訓(xùn)練,另一方面也可以通過(guò)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)所有被試的動(dòng)機(jī)與參與度,以盡可能排除其他混淆因素的影響。最后,本實(shí)驗(yàn)雖然發(fā)現(xiàn)工作記憶容量與最終的流體智力水平相關(guān),但流體智力基線水平與工作記憶基線水平相關(guān)不顯著,一方面可能受到本研究實(shí)驗(yàn)被試同質(zhì)性高的影響(如流體智力基線水平、工作記憶基線水平都在2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差以內(nèi)),另一方面也可能受到本研究被試量相對(duì)較小的影響。盡管本研究采用了與以往研究相當(dāng)?shù)谋辉嚵?綜述見(jiàn)Au et al.,2015),未來(lái)的研究仍然應(yīng)該盡可能提升每個(gè)組別的被試樣本量,以明確區(qū)分訓(xùn)練有效和無(wú)效被試的特征為個(gè)體化設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)依據(jù)。

總之,本研究發(fā)現(xiàn)認(rèn)知訓(xùn)練能夠有效提升大學(xué)生的工作記憶容量,并證實(shí)訓(xùn)練效果能夠遷移到流體智力表現(xiàn)上。更為重要的是,本研究發(fā)現(xiàn)個(gè)體流體智力基線水平會(huì)影響到訓(xùn)練效果的遷移,流體智力基線水平越高而且在工作記憶訓(xùn)練中的提升量越大,則其智力水平提升越高。這一結(jié)果為設(shè)計(jì)個(gè)性化的認(rèn)知訓(xùn)練方案提供了參考。

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