胡 哲，謝威士

（合肥師范學(xué)院教師教育學(xué)院心理系，安徽合肥230061）

在人的日常生活中，要順利完成某種活動(dòng)往往需要將自己的需求暫時(shí)保存在記憶中并同時(shí)對(duì)其進(jìn)行操作與整合，如在購(gòu)物時(shí)，要根據(jù)需求記住想買(mǎi)商品的價(jià)格或者質(zhì)量，并對(duì)不同商品進(jìn)行比較和選擇。Baddeley等人[1]提出在個(gè)體執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中，對(duì)信息暫時(shí)保持和操作的能力為工作記憶(Working Memory)。工作記憶在人的認(rèn)知活動(dòng)中起著不可替代的作用，包括學(xué)習(xí)、推理、問(wèn)題解決和智力活動(dòng)等，被看作是個(gè)體在復(fù)雜認(rèn)知行為中表現(xiàn)差異的重要的甚至是核心的因素[2-3]。

近年的研究表明，工作記憶具有可塑性，通過(guò)訓(xùn)練可以有效提高個(gè)體的工作記憶水平[4-6]。中央執(zhí)行系統(tǒng)功能的訓(xùn)練是工作記憶訓(xùn)練的核心和實(shí)質(zhì)，即包括對(duì)抑制、刷新和轉(zhuǎn)換能力的訓(xùn)練，其常用的訓(xùn)練方法分別有，Stroop任務(wù)、N-back任務(wù)、轉(zhuǎn)換任務(wù)等[7-8]。有研究通過(guò)對(duì)中央執(zhí)行系統(tǒng)的刷新能力或轉(zhuǎn)換能力進(jìn)行訓(xùn)練發(fā)現(xiàn)，與未經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的工作記憶任務(wù)成績(jī)相比，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后的工作記憶任務(wù)成績(jī)有明顯提高，且個(gè)體大腦的神經(jīng)活動(dòng)有明顯變化[9-10]，也有研究發(fā)現(xiàn)抑制能力與工作記憶容量關(guān)系密切[11]。工作記憶訓(xùn)練不僅可以提高工作記憶水平，而且還可以遷移至其它高級(jí)心理功能（如流體智力）[12-13]。

Cattell[14]區(qū)分了流體智力（Fluid Intelligence）和晶體智力（Crystallized Intelligence）。流體智力是獨(dú)立于所學(xué)知識(shí)而存在，是使用邏輯推斷來(lái)分析新問(wèn)題、識(shí)別模式和關(guān)系的能力。研究表明，流體智力可有效預(yù)測(cè)學(xué)業(yè)水平和后天成就[15]。工作記憶和流體智力的關(guān)系一直備受爭(zhēng)議。過(guò)去一般認(rèn)為流體智力由生物遺傳決定，不能被后天經(jīng)驗(yàn)改變[10,16]，但近年來(lái)，越來(lái)越多的研究證據(jù)表明，認(rèn)知訓(xùn)練尤其是工作記憶訓(xùn)練可以促進(jìn)流體智力的改善。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)中央執(zhí)行系統(tǒng)不同功能進(jìn)行有效訓(xùn)練，不僅使工作記憶任務(wù)成績(jī)提高，而且這種工作記憶訓(xùn)練的效應(yīng)還可以遷移至流體智力中[12,17]。但工作記憶訓(xùn)練在流體智力上的遷移效應(yīng)并沒(méi)有一致的結(jié)論，如Li等人[18]的研究并未發(fā)現(xiàn)這一效應(yīng)。因此，本研究以大學(xué)生為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)中央執(zhí)行系統(tǒng)抑制能力進(jìn)行訓(xùn)練，檢驗(yàn)其是否可以增加言語(yǔ)工作記憶廣度，及其對(duì)流體智力提升的影響。

1 對(duì)象與方法

1.1 被試

實(shí)驗(yàn)對(duì)象選取合肥師范學(xué)院心理系大一新生48名（另有兩名被試數(shù)據(jù)損壞，不計(jì)入），年齡在18-20周歲，全部為右利手，視覺(jué)、聽(tīng)力、智力正常。所有被試在實(shí)驗(yàn)之前沒(méi)有接受過(guò)任何記憶方面的訓(xùn)練和智力測(cè)驗(yàn)。根據(jù)學(xué)號(hào)將被試隨機(jī)分為訓(xùn)練組和對(duì)照組，人數(shù)與性別均等。所有被試均在同一間實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并盡量避免無(wú)關(guān)因素干擾。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及流程

采用隨機(jī)兩等組（訓(xùn)練組，對(duì)照組）前后測(cè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。自變量為是否參與抑制能力訓(xùn)練任務(wù)，因變量包括言語(yǔ)工作記憶廣度和瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測(cè)驗(yàn)成績(jī)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

為保證兩組被試的同質(zhì)性，在前測(cè)階段，對(duì)每個(gè)被試進(jìn)行言語(yǔ)工作記憶廣度任務(wù)及瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測(cè)驗(yàn)，分別考察被試的言語(yǔ)工作記憶廣度和流體智力水平。

訓(xùn)練期間，被試分為訓(xùn)練組和對(duì)照組。訓(xùn)練組要完成為期4周共16天（每周4天）的工作記憶抑制能力訓(xùn)練任務(wù)，每天約40分鐘，訓(xùn)練時(shí)間依據(jù)被試的空閑時(shí)間確定。對(duì)照組完成與認(rèn)知能力無(wú)關(guān)的電腦游戲，時(shí)間與訓(xùn)練組相同。

訓(xùn)練結(jié)束后，再次通過(guò)與前測(cè)相同的任務(wù)考察被試的言語(yǔ)工作記憶廣度和流體智力水平，以反映訓(xùn)練前后的變化情況。

表1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3 實(shí)驗(yàn)任務(wù)

言語(yǔ)工作記憶廣度任務(wù)

實(shí)驗(yàn)任務(wù)參照Li等人[18]的研究進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)圖1。向被試呈現(xiàn)一系列算式-詞語(yǔ)對(duì)，算式和詞語(yǔ)同時(shí)呈現(xiàn)在電腦屏幕，呈現(xiàn)時(shí)間為2000ms。每呈現(xiàn)一個(gè)算式-詞語(yǔ)對(duì)時(shí)，要求被試大聲讀出屏幕呈現(xiàn)內(nèi)容，首先判斷二十以內(nèi)的算術(shù)題的答案是否正確，然后按鍵做出判斷，并且記憶算式后出現(xiàn)的詞語(yǔ)。在連續(xù)呈現(xiàn)若干個(gè)算式-詞語(yǔ)刺激出現(xiàn)之后會(huì)出現(xiàn)問(wèn)號(hào)“？？？”，此時(shí)要求被試1分鐘內(nèi)在答題紙上盡可能按順序?qū)懗鲈摻M詞語(yǔ)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的算式一半為正確，一半為錯(cuò)誤，按鍵順序在被試間平衡。數(shù)學(xué)運(yùn)算正確率達(dá)到80%時(shí)認(rèn)定為有效成績(jī)。

實(shí)驗(yàn)所用詞語(yǔ)摘自北京語(yǔ)言大學(xué)出版社的《現(xiàn)代漢語(yǔ)頻率詞典》[19]，共120個(gè)，均為中等詞頻，隨機(jī)將詞語(yǔ)分為兩組，用于訓(xùn)練前及訓(xùn)練后兩個(gè)測(cè)驗(yàn)，每個(gè)測(cè)驗(yàn)中的算式-詞語(yǔ)對(duì)按個(gè)數(shù)呈現(xiàn)順序?yàn)?，2，2，3，3，3，4，4，4，5，5，5，6，6，6。被試每回憶對(duì)1個(gè)詞語(yǔ)記1分，總分為60分。

圖1 言語(yǔ)工作記憶任務(wù)流程

瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測(cè)驗(yàn)

使用瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測(cè)驗(yàn)（Raven’s Standard Progressive Matrices，SPM）測(cè)量被試的流體智力[20]。題干是由線條、不規(guī)則圖形等組成的圖片，圖片的某部分會(huì)出現(xiàn)空缺，需要被試從圖片下方的6張或8張小圖片中選擇一個(gè)合適的填充到題干圖片中，將題干圖片補(bǔ)充完整。被試按鍵判斷，判斷不做時(shí)間要求。共60題，每答對(duì)1題記1分，總分為60分。根據(jù)題目編號(hào)的奇偶，均等分為前后兩個(gè)測(cè)驗(yàn)，各30題。測(cè)驗(yàn)范例見(jiàn)圖2。

圖2 瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測(cè)驗(yàn)范例

訓(xùn)練任務(wù)

根據(jù)相關(guān)研究[2,7]，使用E-prime編制標(biāo)準(zhǔn)的訓(xùn)練任務(wù)，包括色詞stroop任務(wù)、數(shù)值大小任務(wù)及Go/No-Go任務(wù)，每次訓(xùn)練均要完成這3項(xiàng)任務(wù)。

色詞Stroop任務(wù) 向被試呈現(xiàn)用不同顏色書(shū)寫(xiě)的表示顏色的漢字，如用紅色書(shū)寫(xiě)的“綠”，要求被試完成念字和唱色兩組任務(wù)，被試按鍵之后進(jìn)入下一試次。

數(shù)值大小任務(wù) 向被試呈現(xiàn)大小不同的兩個(gè)數(shù)字，包括三種情況，數(shù)值大小與數(shù)字形狀大小一致，如“93”；數(shù)值大小與數(shù)字形狀大小不一致，如“39”；以及數(shù)值與大小無(wú)關(guān)的中性條件，如“39”；要求被試判斷兩個(gè)數(shù)的數(shù)值大小，被試按鍵之后進(jìn)入下一試次。

Go/No-Go任務(wù) 向被試逐一呈現(xiàn)英文字母，包括輔音和元音兩類，要求被試看到輔音字母按鍵，看到元音字母則不按鍵，被試按鍵之后進(jìn)入下一試次。

1.4 數(shù)據(jù)記錄與分析

使用Presentation及E-prime軟件呈現(xiàn)刺激，并記錄行為數(shù)據(jù)。Presention編制言語(yǔ)工作記憶廣度任務(wù)和瑞文智力測(cè)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)程序，E-Prime編制色詞Stroop任務(wù)、數(shù)值大小任務(wù)及Go/NoGo任務(wù)的實(shí)驗(yàn)程序。采用SPSS22.0對(duì)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。

2 結(jié)果

根據(jù)每一名被試的言語(yǔ)工作記憶廣度和瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測(cè)試的成績(jī)，計(jì)算得到相應(yīng)兩種任務(wù)的正確率結(jié)果，并用后測(cè)成績(jī)減去前測(cè)成績(jī)，分別求出訓(xùn)練組和對(duì)照組的增值分?jǐn)?shù)。表2、表3分別列出了訓(xùn)練前后訓(xùn)練組和對(duì)照組在言語(yǔ)工作記憶任務(wù)和瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測(cè)驗(yàn)的平均成績(jī)以及增值分?jǐn)?shù),并繪制柱狀圖（見(jiàn)圖3）。主要運(yùn)用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)對(duì)各項(xiàng)成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析以檢測(cè)工作記憶抑制能力訓(xùn)練對(duì)言語(yǔ)工作記憶及流體智力的影響。

圖3 言語(yǔ)工作記憶與瑞文智力測(cè)驗(yàn)的結(jié)果對(duì)比圖

2.1 言語(yǔ)工作記憶任務(wù)的結(jié)果

首先，對(duì)訓(xùn)練組和對(duì)照組的前測(cè)成績(jī)進(jìn)行比較分析。結(jié)果顯示，二者成績(jī)沒(méi)有顯著差異，t(46)=0.1，p>0.05。表明被試的語(yǔ)言工作記憶水平在訓(xùn)練前是一致的。

然后，對(duì)訓(xùn)練組和對(duì)照組的增值分?jǐn)?shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn),結(jié)果顯示，訓(xùn)練組言語(yǔ)工作記憶成績(jī)的增值分?jǐn)?shù)顯著高于對(duì)照組言語(yǔ)工作記憶成績(jī)的增值分?jǐn)?shù)，t(46)=2.64，p＜0.05。表明訓(xùn)練任務(wù)顯著的提高了訓(xùn)練組被試的記憶成績(jī)。

表2 言語(yǔ)工作記憶廣度及增值分?jǐn)?shù)（M±SD）

2.2 瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測(cè)驗(yàn)的結(jié)果

首先，對(duì)訓(xùn)練組和對(duì)照組的前測(cè)成績(jī)進(jìn)行比較分析。結(jié)果顯示，二者成績(jī)沒(méi)有顯著差異，t(46)=0.63，p>0.05。表明被試的流體智力水平在訓(xùn)練前是一致的。

然后，對(duì)訓(xùn)練組和對(duì)照組的增值分?jǐn)?shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn),結(jié)果顯示，訓(xùn)練組瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測(cè)驗(yàn)成績(jī)的增值分?jǐn)?shù)顯著高于對(duì)照組瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測(cè)驗(yàn)成績(jī)的增值分?jǐn)?shù)，t(46)=2.11，p＜0.05。表明與對(duì)照組相比，訓(xùn)練任務(wù)顯著的提高了訓(xùn)練組被試的流體智力水平。

表3 瑞文標(biāo)準(zhǔn)推理測(cè)驗(yàn)的成績(jī)及增值分?jǐn)?shù)（M±SD）

3 討論

本研究采用隨機(jī)兩等組前后測(cè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)大學(xué)生的工作記憶中央執(zhí)行系統(tǒng)的抑制能力進(jìn)行訓(xùn)練，研究結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)4周16次的訓(xùn)練，被試的言語(yǔ)工作記憶廣度得到顯著提高，流體智力也表現(xiàn)出一定程度的提升。在認(rèn)知活動(dòng)中大腦將注意分配到相關(guān)信息和加工過(guò)程上，并保持對(duì)無(wú)關(guān)信息的抑制是中央執(zhí)行系統(tǒng)抑制能力的本質(zhì)[3]。當(dāng)抑制能力訓(xùn)練過(guò)程中，被試逐漸將更多認(rèn)知資源分配到與當(dāng)前任務(wù)目標(biāo)相關(guān)的信息上，避免將注意浪費(fèi)在無(wú)用信息或已自動(dòng)化的加工上，并在大腦中建立自上而下的抑制控制模式，從而獲得反應(yīng)優(yōu)勢(shì)，提高任務(wù)成績(jī)。在本研究中的言語(yǔ)工作記憶任務(wù)中可以發(fā)現(xiàn)，成績(jī)?cè)谟?xùn)練前后有明顯差異，而未訓(xùn)練組的成績(jī)沒(méi)有變化，表明訓(xùn)練成效顯著，也驗(yàn)證了工作記憶可塑性的觀點(diǎn)。Brewin和Smart[21]要求被試完成不同難度的思維抑制任務(wù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)任務(wù)完成效果越好，所測(cè)量的的工作記憶容量就越高。表明抑制能力與工作記憶容量關(guān)系密切。也有研究從反面證明了這一點(diǎn)，Grant等人[22]以負(fù)啟動(dòng)效應(yīng)測(cè)量抑制能力，比較老年人和年輕人在工作記憶廣度與負(fù)啟動(dòng)效應(yīng)關(guān)系上的區(qū)別，結(jié)果發(fā)現(xiàn)年齡越大抑制能力越弱，并導(dǎo)致工作記憶容量衰減。

言語(yǔ)工作記憶可以對(duì)語(yǔ)音編碼的信息進(jìn)行短時(shí)儲(chǔ)存和加工，它由語(yǔ)音存儲(chǔ)和發(fā)音復(fù)述兩個(gè)裝置構(gòu)成，語(yǔ)音存儲(chǔ)加工聽(tīng)覺(jué)語(yǔ)音信息，發(fā)音復(fù)述可將視覺(jué)語(yǔ)音信息轉(zhuǎn)換成聽(tīng)覺(jué)語(yǔ)音信息，還可加強(qiáng)將要消退的記憶痕跡，故發(fā)音復(fù)述裝置在言語(yǔ)工作記憶中起著無(wú)可替代的作用[1]。而在抑制能力訓(xùn)練過(guò)程中，尤其是在Stroop任務(wù)中，被試在完成任務(wù)時(shí)會(huì)通過(guò)默讀來(lái)加強(qiáng)色詞信息的記憶痕跡，可能是這些訓(xùn)練任務(wù)使得被試的發(fā)音復(fù)述能力得到強(qiáng)化，進(jìn)而在后測(cè)的運(yùn)算-詞語(yǔ)廣度任務(wù)中表現(xiàn)出來(lái)。

盡管工作記憶與智力關(guān)系密切是心理學(xué)家的共識(shí)，但通過(guò)工作記憶訓(xùn)練是否能提升流體智力卻沒(méi)有一致的結(jié)論。本研究發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，訓(xùn)練組的瑞文推理測(cè)驗(yàn)分?jǐn)?shù)有更明顯的提高。這可能是由于認(rèn)知資源分配方案在訓(xùn)練過(guò)程中的優(yōu)化，及大腦自上而下的抑制控制模式的建立。如趙鑫等人[9]通過(guò)20天的工作記憶訓(xùn)練發(fā)現(xiàn)9-11歲兒童的流體智力得到顯著提高。彭君等人[12]也通過(guò)抑制能力訓(xùn)練使訓(xùn)練后被試的流體智力成績(jī)明顯優(yōu)于對(duì)照組。但另一種觀點(diǎn)認(rèn)為短期訓(xùn)練對(duì)心理機(jī)能的提高只是一種暫時(shí)性的啟動(dòng)或狀態(tài)性調(diào)整，即訓(xùn)練只是將被試的某項(xiàng)機(jī)能調(diào)整到了最佳狀態(tài)[12]。而本研究中，即使訓(xùn)練組和對(duì)照組的增值分?jǐn)?shù)差異顯著，但分?jǐn)?shù)都非常小，很難證明訓(xùn)練使得相應(yīng)的心理機(jī)能或大腦功能發(fā)生了質(zhì)的變化。結(jié)合本實(shí)驗(yàn)，出現(xiàn)這一結(jié)果的原因既可能是被試量較少及訓(xùn)練時(shí)間較短引起的一定誤差，加上訓(xùn)練提高了被試的執(zhí)行速度和效能，同時(shí)訓(xùn)練成績(jī)能較為靈敏的反映被試訓(xùn)練水平的改變，于是引起兩組成績(jī)差異顯著。

綜上所述，本研究通過(guò)多種任務(wù)對(duì)中央執(zhí)行系統(tǒng)的抑制能力進(jìn)行短期訓(xùn)練，不僅表明抑制能力可以獨(dú)立發(fā)揮作用，證明了工作記憶可塑性觀點(diǎn)，表明這種訓(xùn)練可以有效提升工作記憶水平，并能在一定程度上對(duì)流體智力表現(xiàn)有積極作用。當(dāng)然，作為初步的實(shí)驗(yàn)研究，訓(xùn)練所產(chǎn)生的效應(yīng)是否可以長(zhǎng)期保持以及是否可以在大腦層面觀察到穩(wěn)定可持續(xù)的變化，還有待后續(xù)的研究進(jìn)一步驗(yàn)證。

[1]Baddeley A.Working Memory:Looking Back And Looking Forward[J].Nature Reviews Neuroscience,2003,4(10):829-39.

[2]趙鑫,周仁來(lái).工作記憶訓(xùn)練:一個(gè)很有價(jià)值的研究方向[J].心理科學(xué)進(jìn)展,2010,18(5):711-7.

[3]郭春彥.工作記憶:一個(gè)備受關(guān)注的研究領(lǐng)域[J].心理科學(xué)進(jìn)展,2007,15(1):1-2.

[4]Van Der Molen M,Van Luit J,Van Der Molen M,Et Al.Effectiveness Of A Computerised Working Memory Training In Adolescents With Mild To Borderline Intellectual Disabilities[J].Journal Of Intellectual Disability Research,2010,54(5):433-47.

[5]Owens M,Koster E H,Derakshan N.Improving Attention Control In Dysphoria Through Cognitive Training:Transfer Effects On Working Memory Capacity And Filtering Efficiency[J].Psychophysiology,2013,50(3):297-307.

[6]Holmes J,Gathercole S E,Dunning D L.Adaptive Training Leads To Sustained Enhancement Of Poor Working Memory In Children[J].Developmental Science,2009,12(4):F19-F15.

[7]趙鑫,周仁來(lái).工作記憶中央執(zhí)行系統(tǒng)不同子功能評(píng)估方法[J].中國(guó)臨床心理學(xué)雜志,2011,19(6):748-52.

[8]黎翠紅,何旭,郭春彥.工作記憶訓(xùn)練的研究述評(píng)[J].心理與行為研究,2014,12(3):407-12.

[9]趙鑫,王一雪,劉丹瑋,Et Al.工作記憶刷新訓(xùn)練對(duì)兒童流體智力的影響[J].科學(xué)通報(bào),2011(17):1345-8.

[10]Mcnab F,Varrone A,Farde L,Et Al.Changes In Cortical Dopamine D1 Receptor Binding Associated With Cognitive Training[J].Science,2009,323:800-8008.

[11]王敬欣,沈德立,張闊.抑制能力與工作記憶能量的相關(guān)研究[J].心理科學(xué),2003,26(6):967-70.

[12]彭君,莫雷,黃平,Et Al.工作記憶訓(xùn)練提升幼兒流體智力表現(xiàn)[J].心理學(xué)報(bào),2014,46(10):1498-508.

[13]Gan S,Yang J,Yang Y.Working Memory Capacity Predicts Human Emotion Evaluation:Evidence From Event-Related Potentials[C]//Proceedings of the Information Science And Technology(Icist),2013 International Conference,2013.

[14]Cattell R B.Theory Of Fluid And Crystallized Intelligence:A Critical Experiment[J].Journal Of Educational Psychology,1963,54(1):1.

[15]Rohde T E,Thompson L A.Predicting Academic Achievement With CognitiveAbility[J].Intelligence,2007,35(1):83-92.

[16]Gray J R,Thompson P M.Neurobiology Of Intelligence:Science And Ethics[J].Nature Reviews Neuroscience,2004,5(6):471-82.

[17]韓笑,石岱青,周曉文,Et Al.認(rèn)知訓(xùn)練對(duì)健康老年人認(rèn)知能力的影響[J].心理科學(xué)進(jìn)展,2016,24(6):909-22.

[18]Li C H,Xu H,Wang Y J,EtAl.Visual Working Memory Capacity Can Be Increased By Training On Distractor Filtering Efficiency[J].Frontiers In Psychology,2017(8):196.

[19]王還,劉杰,常寶儒.現(xiàn)代漢語(yǔ)頻率詞典[M].北京：北京語(yǔ)言學(xué)院出版社.1986.

[20]Jaeggi S M,Buschkuehl M,Jonides J,Et Al.Short-And Long-Term Benefits Of Cognitive Training[J].Proceedings Of The NationalAcademy Of Sciences,2011,108(25):10081-10087.

[21]Brewin C R,Smart L.Working Memory Capacity And Suppression Of Intrusive Thoughts[J].Journal Of Behavior Therapy&Experimental Psychiatry,2005,36(1):61-8.

[22]Grant J D,Dagenbach D.Further Considerations Regarding Inhibitory Processes,Working Memory,And Cognitive Aging[J].American Journal Of Psychology,2000,113(1):69.