趙冰潔 張琪涵 陳怡馨 章 鵬 白學(xué)軍

·研究前沿(Regular Articles)·

智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家領(lǐng)域內(nèi)知覺(jué)與記憶的加工特點(diǎn)及其機(jī)制*

趙冰潔 張琪涵 陳怡馨 章 鵬 白學(xué)軍

(教育部人文社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)研究基地天津師范大學(xué)心理與行為研究院, 天津師范大學(xué)心理學(xué)部, 國(guó)民心理健康評(píng)估與促進(jìn)協(xié)同創(chuàng)新中心, 天津 300387)

智力運(yùn)動(dòng)是以開(kāi)發(fā)智力為目的且涉及到較多認(rèn)知活動(dòng)的競(jìng)技運(yùn)動(dòng)。研究表明, 長(zhǎng)期的智力運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)會(huì)影響專(zhuān)家在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)中知覺(jué)及記憶的行為表現(xiàn)及其大腦活動(dòng)。智力運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)使專(zhuān)家知覺(jué)廣度增大的同時(shí), 促進(jìn)專(zhuān)家對(duì)棋子關(guān)系進(jìn)行整體性知覺(jué)加工, 且這一過(guò)程與顳頂聯(lián)合區(qū)、緣上回、壓后皮質(zhì)、側(cè)副溝、梭狀回等區(qū)域有關(guān); 在長(zhǎng)時(shí)記憶中存儲(chǔ)的具體(空間位置)及抽象信息(知識(shí)、策略、棋子關(guān)系等)是專(zhuān)家記憶優(yōu)勢(shì)發(fā)生的基礎(chǔ), 該過(guò)程與內(nèi)側(cè)顳葉、額葉和頂葉有關(guān)。未來(lái)研究可以從智力運(yùn)動(dòng)類(lèi)型、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)范式, 結(jié)合測(cè)量設(shè)備及認(rèn)知特點(diǎn), 深入探討智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家整體知覺(jué)優(yōu)勢(shì)及記憶優(yōu)勢(shì)的神經(jīng)機(jī)制, 為人工智能和技能訓(xùn)練等提供理論依據(jù)。

智力運(yùn)動(dòng), 整體知覺(jué)優(yōu)勢(shì), 記憶優(yōu)勢(shì), 抽象信息, 大腦可塑性

“智力運(yùn)動(dòng)”是由國(guó)際智力運(yùn)動(dòng)聯(lián)盟(International Mind Sports Association, IMSA)于2005年提出的, 以開(kāi)發(fā)智力為目的的運(yùn)動(dòng)(Gentile et al., 2018; Kobiela, 2018)。目前列入智力運(yùn)動(dòng)的項(xiàng)目有：橋牌(bridge)、國(guó)際象棋(chess)、圍棋(Go/baduk)、國(guó)際跳棋(draught)、中國(guó)象棋(xiangqi/Chinese chess)和麻將(mahjong)。

相比于需要機(jī)體肌肉、骨骼參與的, 以動(dòng)作技能的掌握為主要目的的傳統(tǒng)體力運(yùn)動(dòng), 智力運(yùn)動(dòng)主要涉及的是一種需要思維參與的心智技能, 即運(yùn)用某種習(xí)得的規(guī)則或程序順利完成智力任務(wù)的能力(Kobiela, 2018)。智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間有計(jì)劃有組織的智力運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練, 使其在特定智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)項(xiàng)上的表現(xiàn)顯著優(yōu)于常人。研究表明, 智力運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠促進(jìn)個(gè)體的認(rèn)知表現(xiàn), 不僅可以提高個(gè)體的注意、知覺(jué)、記憶等基本認(rèn)知能力(Bilali?, Langner, et al., 2011; Burgoyne et al., 2016; Chu-Man et al., 2015; Fattahi et al., 2015; Iizuka et al., 2018; Sala & Gobet, 2017a), 而且對(duì)個(gè)體的推理、計(jì)劃、問(wèn)題解決、元認(rèn)知等高級(jí)認(rèn)知能力也有促進(jìn)作用(Aciego et al., 2012; Bilali? et al., 2019; Cheng et al., 2014; Joseph et al., 2016; Kazemi et al., 2012; Subia et al., 2019; Unterrainer et al., 2006)。智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家在這些認(rèn)知過(guò)程中的增益表現(xiàn), 稱(chēng)為智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家優(yōu)勢(shì)(expertise effects, Ferrari et al., 2008; Whitaker et al., 2020)。

專(zhuān)家在智力運(yùn)動(dòng)期間需要集中注意力, 結(jié)合當(dāng)前的知覺(jué)信息和長(zhǎng)時(shí)記憶中存儲(chǔ)的規(guī)則, 在頭腦中制定和評(píng)估計(jì)劃, 選擇出最佳方案(Bart, 2014)。因此, 智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家不僅在基本認(rèn)知過(guò)程, 在高級(jí)認(rèn)知過(guò)程中也存在優(yōu)勢(shì)?；菊J(rèn)知過(guò)程是高級(jí)認(rèn)知過(guò)程的基礎(chǔ)。智力運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵在于對(duì)人造物體的語(yǔ)義和功能等抽象信息進(jìn)行規(guī)則學(xué)習(xí), 即通過(guò)觀察有限的刺激原型發(fā)現(xiàn)其中存在的抽象關(guān)系, 并將之泛化運(yùn)用到新刺激的能力(Schonberg et al., 2018)。這一過(guò)程反映了個(gè)體對(duì)智力運(yùn)動(dòng)相關(guān)刺激(例如棋局、牌局)的適應(yīng)性知覺(jué)變化以及知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的累積, 推動(dòng)了個(gè)體知覺(jué)及記憶能力的可塑性發(fā)展。研究者認(rèn)為快速的知覺(jué)加工是智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)(Chase & Simon, 1973; Reingold & Charness, 2005; Reingold, Charness, Pomplun, & Stampe, 2001; Reingold, Charness, Schultetus, & Stampe, 2001), 記憶會(huì)限制規(guī)則的學(xué)習(xí)過(guò)程(Frank & Gibson, 2011)。因此, 智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家的超凡表現(xiàn)建立在其知覺(jué)及記憶優(yōu)勢(shì)之上, 而推理、問(wèn)題解決等高級(jí)認(rèn)知加工又是以知覺(jué)和記憶等基本認(rèn)知過(guò)程為基礎(chǔ)的。所以, 知覺(jué)和記憶過(guò)程是智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)的重要核心。

然而, 當(dāng)前研究對(duì)智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家在知覺(jué)、記憶上的特異性加工機(jī)制未得到一致性的結(jié)論。研究表明智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家存在穩(wěn)定的領(lǐng)域內(nèi)知覺(jué)優(yōu)勢(shì), 但在優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)生機(jī)制上存在爭(zhēng)論。有些研究者認(rèn)為專(zhuān)家存在優(yōu)勢(shì)的原因是可以對(duì)信息進(jìn)行整體加工(Kundel et al., 2007; Sheridan & Reingold, 2017); 有些研究者則認(rèn)為專(zhuān)家主要對(duì)重要的局部信息進(jìn)行知覺(jué)加工(Brams et al., 2019)。在記憶優(yōu)勢(shì)上, 有研究強(qiáng)調(diào)具體信息在智力運(yùn)動(dòng)中的重要性(Chase & Simon, 1973; Gobet & Simon, 1998), 有研究顯示抽象信息的習(xí)得與智力運(yùn)動(dòng)更密切(間接引自: Gobet, 1998; 原文: Holding, 1985), 也有研究認(rèn)為二者兼有之(Linhares & Brum, 2007; Linhares & Chada, 2013)。鑒于此, 本研究基于專(zhuān)家-新手范式, 總結(jié)智力運(yùn)動(dòng)研究領(lǐng)域取得的研究進(jìn)展, 基于知覺(jué)與記憶這兩種認(rèn)知過(guò)程揭示智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家的內(nèi)在加工模式及其機(jī)制, 同時(shí)對(duì)未來(lái)的研究方向進(jìn)行了展望, 以便更好地理解智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家優(yōu)勢(shì)效應(yīng)的神經(jīng)機(jī)制。

1 智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家的整體知覺(jué)優(yōu)勢(shì)及其神經(jīng)機(jī)制

1.1 行為學(xué)證據(jù)

對(duì)智力運(yùn)動(dòng)而言, 知覺(jué)重要棋子或紙牌的能力極其重要, 對(duì)重要棋子或紙牌的識(shí)別有助于玩家從長(zhǎng)時(shí)記憶中提取其相應(yīng)規(guī)則, 進(jìn)一步確定移動(dòng)方案。早期研究表明, 國(guó)際象棋專(zhuān)家在真實(shí)棋局或隨機(jī)棋局下進(jìn)行視覺(jué)搜索任務(wù)(部分研究要求搜索目標(biāo)為騎士, 部分要求搜索騎士和主教的總和)所需要的反應(yīng)時(shí)均短于新手。但是, 在識(shí)別單一棋子時(shí)專(zhuān)家和新手不存在顯著差異(Bilali?, 2016; Bilali?, Kiesel, et al., 2011; Bilali? et al., 2010; Bilali?, Langner, et al., 2011; Saariluoma, 1985)。

國(guó)際象棋專(zhuān)家在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)上表現(xiàn)出知覺(jué)優(yōu)勢(shì)的原因可能是他們可以對(duì)棋局進(jìn)行整體編碼。研究者使用復(fù)合范式(composite paradigm), 要求被試僅依據(jù)棋局的下半部分判斷當(dāng)前棋局與前一棋局的一致性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)棋局上半部分的變化也會(huì)影響一致性判斷。這說(shuō)明專(zhuān)家會(huì)自動(dòng)加工整個(gè)棋局(Boggan et al., 2012)。

國(guó)際象棋專(zhuān)家在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)上產(chǎn)生整體知覺(jué)優(yōu)勢(shì)的原因有兩個(gè)。第一, 長(zhǎng)期訓(xùn)練導(dǎo)致專(zhuān)家的知覺(jué)廣度增加。研究者借助眼動(dòng)儀發(fā)現(xiàn), 專(zhuān)家對(duì)真實(shí)棋盤(pán)的知覺(jué)廣度更大, 在進(jìn)行任務(wù)時(shí)可以快速定位目標(biāo)區(qū)域, 通過(guò)較少的注視次數(shù)就可以完成任務(wù)(Bilali?, Kiesel, et al., 2011; Bilali? et al., 2010; Reingold & Charness, 2005; Reingold, Charness, Pomplun, & Stampe, 2001)。第二, 對(duì)抽象棋子關(guān)系(雙方棋子的攻防關(guān)系)的自動(dòng)平行加工。使用將軍探測(cè)任務(wù)發(fā)現(xiàn)專(zhuān)家在加工棋子關(guān)系時(shí)的反應(yīng)時(shí)顯著短于新手(Bilali?, 2016; Bilali?, Kiesel, et al., 2011; Bilali?, Langner, et al., 2011; Wright et al., 2013)。即使在無(wú)意識(shí)條件下專(zhuān)家也可以對(duì)棋局中的棋子關(guān)系進(jìn)行加工(Kiesel et al., 2009)。與逐一加工棋子關(guān)系的新手不同, 專(zhuān)家會(huì)自動(dòng)地同時(shí)加工棋子間的多種關(guān)系(Reingold, Charness, Schultetus, & Stampe, 2001)。即使要求被試只判斷線(xiàn)索位置的棋子是否可以將軍, 專(zhuān)家仍會(huì)自動(dòng)加工其他位置的棋子(Postal, 2012)。來(lái)自眼動(dòng)注視的結(jié)果也表明專(zhuān)家將更多的注視分布于棋子間而不是單個(gè)棋子上(Bilali?, Kiesel, et al., 2011; Reingold & Charness, 2005; Reingold, Charness, Pomplun, & Stampe, 2001)。由于國(guó)際象棋專(zhuān)家的知覺(jué)廣度大, 在先驗(yàn)知識(shí)的作用下可以對(duì)抽象的棋子關(guān)系進(jìn)行平行編碼。因此在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)上表現(xiàn)出專(zhuān)家的整體知覺(jué)優(yōu)勢(shì)。該結(jié)果符合圖像知覺(jué)的整體性模型(the holistic model of image perception), 即專(zhuān)家的知覺(jué)廣度越大, 越可以利用副中央凹快速提取信息, 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的整體-局部加工(Brams et al., 2019; Kundel et al., 2007; Sheridan & Reingold, 2017)。對(duì)中國(guó)象棋專(zhuān)家的研究發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果, 即專(zhuān)家能夠利用副中央凹提取信息并表現(xiàn)出較大的知覺(jué)廣度, 具有較強(qiáng)的整體知覺(jué)加工能力(王福興等, 2016)。

1.2 神經(jīng)影像證據(jù)

研究表明顳頂聯(lián)合區(qū)(temporo-parietal junction, TPJ)、緣上回(supramarginal gyrus, SMG)、壓后皮層(retrosplenial cortex, RSC)、側(cè)副溝(collateral sulcus, CoS)、梭狀回(fusiformis gyri, FFA)等區(qū)域是智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)上存在整體知覺(jué)優(yōu)勢(shì)的神經(jīng)基礎(chǔ)。

前人研究顯示TPJ與整體知覺(jué)加工有關(guān)(Bloechle et al., 2018; Huberle & Karnath, 2012; Rennig et al., 2015)。Rennig等人(2013)以TPJ為興趣區(qū), 對(duì)前人使用功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)收集的數(shù)據(jù)重新進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn), 真實(shí)棋局下國(guó)際象棋專(zhuān)家TPJ的激活水平高于新手, 隨機(jī)棋局下不存在差異。這說(shuō)明長(zhǎng)期訓(xùn)練導(dǎo)致專(zhuān)家的知覺(jué)廣度增加, 專(zhuān)家可以依據(jù)其存儲(chǔ)的大量先驗(yàn)知識(shí)對(duì)真實(shí)棋局進(jìn)行整體知覺(jué)加工, 因此引起TPJ的激活。

SMG參與抽象棋子關(guān)系的覺(jué)知。例如, Bilali?等人(2012)通過(guò)需要加工抽象棋子關(guān)系的威脅任務(wù)(判斷黑子攻擊白子的數(shù)量是否為4)發(fā)現(xiàn), 國(guó)際象棋專(zhuān)家在SMG上的激活程度高于新手。而在無(wú)需加工抽象棋子關(guān)系的視覺(jué)搜索任務(wù)中并未發(fā)現(xiàn)國(guó)際象棋專(zhuān)家和新手在該區(qū)域存在差異(Bilali? et al., 2010)。因此, SMG可能是專(zhuān)家對(duì)抽象棋子關(guān)系進(jìn)行平行加工, 進(jìn)而表現(xiàn)出整體知覺(jué)加工的神經(jīng)基礎(chǔ)。由于棋子關(guān)系的加工往往以棋子的識(shí)別為基礎(chǔ), 有研究者發(fā)現(xiàn)在棋子識(shí)別上國(guó)際象棋專(zhuān)家枕顳聯(lián)合區(qū)(occipito-temporal junction, OTJ)存在特異性激活(Bilali? et al., 2010), 但在形狀識(shí)別任務(wù)中與新手無(wú)顯著差異(Bilali?, Kiesel, et al., 2011)。

此外, 真實(shí)棋局與隨機(jī)棋局下國(guó)際象棋專(zhuān)家大腦激活模式的比較研究, 也可以為基于抽象棋子關(guān)系的整體知覺(jué)加工的腦機(jī)制提供一定的實(shí)證基礎(chǔ)。相比于隨機(jī)棋局, 真實(shí)棋局包含了有意義的抽象棋子關(guān)系, 已習(xí)得的棋局經(jīng)驗(yàn)更容易引導(dǎo)專(zhuān)家完成多個(gè)棋子關(guān)系的平行加工, 即整體知覺(jué)加工。研究表明, 國(guó)際象棋專(zhuān)家的RSC和CoS在真實(shí)棋局下的激活強(qiáng)度高于隨機(jī)棋局, FFA在隨機(jī)棋局下的激活強(qiáng)度高于真實(shí)棋局; 而新手在真實(shí)棋局與隨機(jī)棋局下的大腦激活模式不存在差異(Bilali? et al., 2010; Bilali? et al., 2012; Bilali?, Langner, et al., 2011)。RSC的激活與棋子關(guān)系加工有關(guān), CoS與快速定向過(guò)程有關(guān)(Bilali? et al., 2012), FFA的激活與整體知覺(jué)加工有關(guān)(Bilali? et al., 2016; Ross et al., 2018)。雖然前人認(rèn)為FFA是負(fù)責(zé)加工面孔的特異性腦區(qū)(Kanwisher & Yovel, 2006), 但是不同類(lèi)型的專(zhuān)家在加工領(lǐng)域內(nèi)刺激時(shí)也會(huì)引起FFA的激活(Bilali? et al., 2016; Gauthier et al., 2000; Ross et al., 2018)。而且在面孔和其他刺激的加工中均存在倒置效應(yīng)(inversion effect)。據(jù)此認(rèn)為FFA是受經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)的視覺(jué)加工區(qū)域, 主要負(fù)責(zé)整體加工(Bilali? et al., 2016; Ross et al., 2018)。國(guó)際象棋專(zhuān)家在象棋經(jīng)驗(yàn)的作用下, 對(duì)刺激(真實(shí)棋局)進(jìn)行整體加工, 由于對(duì)真實(shí)棋局的熟悉度較高, 降低了刺激的視覺(jué)復(fù)雜性, 從而能夠快速定位目標(biāo)區(qū)域并捕獲抽象的棋子關(guān)系。這一過(guò)程可能反映了專(zhuān)家在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)上整體知覺(jué)優(yōu)勢(shì)的相關(guān)神經(jīng)機(jī)制。

Wan等人(2011)探討了日本象棋(將棋)專(zhuān)家特異性知覺(jué)加工的神經(jīng)基礎(chǔ)。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 相比于隨機(jī)棋局或其他刺激(例如, 國(guó)際象棋、場(chǎng)景、面孔等), 專(zhuān)家在真實(shí)棋局(例如開(kāi)局、殘局)下顯著激活楔前葉(precuneus); 而低水平業(yè)余組在真實(shí)棋局與隨機(jī)棋局(或其他刺激)上無(wú)顯著差異。這說(shuō)明楔前葉可能也參與專(zhuān)家領(lǐng)域內(nèi)的整體知覺(jué)加工。

1.3 有待進(jìn)一步探討的問(wèn)題

通過(guò)整理與分析前人研究發(fā)現(xiàn), 智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)上的整體知覺(jué)優(yōu)勢(shì)主要得益于知覺(jué)廣度的增大以及對(duì)抽象棋子關(guān)系的平行加工。在智力運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的作用下, 專(zhuān)家更容易在真實(shí)棋局下表現(xiàn)出整體知覺(jué)優(yōu)勢(shì), 但在隨機(jī)棋局下的知覺(jué)優(yōu)勢(shì)仍存在爭(zhēng)議。部分研究者在隨機(jī)棋局下發(fā)現(xiàn)了專(zhuān)家優(yōu)勢(shì)(Bilali? et al., 2010; Bilali?, Langner, et al., 2011)。這可能是專(zhuān)家增大的知覺(jué)廣度促進(jìn)了對(duì)隨機(jī)棋局中棋子及其關(guān)系的知覺(jué); 也可能是隨機(jī)棋局仍然存在抽象棋子關(guān)系, 無(wú)法保證隨機(jī)棋局內(nèi)的棋子關(guān)系都無(wú)意義。然而, 另一些研究者并未觀測(cè)到這一知覺(jué)優(yōu)勢(shì)(Bartlett et al., 2013; Krawczyk et al., 2011; Reingold, Charness, Pomplun, & Stampe, 2001)。今后需要進(jìn)一步探討棋子關(guān)系的平行加工及知覺(jué)廣度的增大在智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家覺(jué)知隨機(jī)棋局中的作用。

國(guó)際象棋專(zhuān)家整體知覺(jué)優(yōu)勢(shì)的神經(jīng)機(jī)制仍存在一些爭(zhēng)議。研究者發(fā)現(xiàn)在將軍探測(cè)任務(wù)中右側(cè)TPJ在真實(shí)棋局下的激活高于隨機(jī)棋局, 但是在棋子識(shí)別任務(wù)中卻低于隨機(jī)棋局(Rennig et al., 2013)。將軍探測(cè)任務(wù)和棋子識(shí)別任務(wù)均涉及對(duì)棋子的識(shí)別過(guò)程, 但是將軍探測(cè)任務(wù)還額外需要對(duì)棋子之間的關(guān)系進(jìn)行加工(Bilali? et al., 2010, 2012; Bilali?, Langner, et al., 2011)。這是否說(shuō)明整體加工受加工深度的調(diào)節(jié)。此外, 行為學(xué)研究結(jié)果表明專(zhuān)家的知覺(jué)優(yōu)勢(shì)具有領(lǐng)域特異性, 即智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家在進(jìn)行領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)時(shí)表現(xiàn)出知覺(jué)優(yōu)勢(shì), 在領(lǐng)域外的一般任務(wù)上的表現(xiàn)則與新手相似(Bilali?, Kiesel, et al., 2011; Bilali? et al., 2010; Bilali?, Langner, et al., 2011)。但這一現(xiàn)象并沒(méi)有反映在大腦激活模式上, 部分神經(jīng)影像研究表明, 在領(lǐng)域外的一般任務(wù)上專(zhuān)家相關(guān)腦區(qū)的激活水平也顯著高于新手。例如, 在點(diǎn)判斷任務(wù)中專(zhuān)家FFA的激活程度高于新手(Bilali?, Langner, et al., 2011)。在TPJ上也發(fā)現(xiàn)類(lèi)似結(jié)果(Rennig et al., 2013)。

此外, 當(dāng)前關(guān)于智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家在領(lǐng)域內(nèi)知覺(jué)優(yōu)勢(shì)方面的研究主要集中于國(guó)際象棋專(zhuān)家。其他類(lèi)型的智力運(yùn)動(dòng)相關(guān)研究, 雖然也觀測(cè)到專(zhuān)家的整體知覺(jué)優(yōu)勢(shì), 但內(nèi)在的神經(jīng)過(guò)程存在差異。例如, 國(guó)際象棋專(zhuān)家在隨機(jī)棋局下楔前葉的激活高于真實(shí)棋局(Bartlett et al., 2013)。然而, 日本象棋專(zhuān)家的激活模式與之相反。這些差異也可能是實(shí)驗(yàn)范式、分析方法的不同所致。上述這些問(wèn)題的解決, 都有待進(jìn)一步的系統(tǒng)性探究。

2 智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家的記憶優(yōu)勢(shì)及神經(jīng)機(jī)制

2.1 行為學(xué)證據(jù)

記憶是個(gè)體獲得知識(shí)和技能的關(guān)鍵, 這一基本認(rèn)知過(guò)程在智力運(yùn)動(dòng)中尤其重要。前人研究表明, 智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家對(duì)棋局或牌局的記憶更加精準(zhǔn)、靈活, 表現(xiàn)出穩(wěn)定的領(lǐng)域內(nèi)記憶優(yōu)勢(shì)。研究者在短暫呈現(xiàn)棋局后要求被試回憶剛才呈現(xiàn)的棋局(復(fù)盤(pán)任務(wù)), 結(jié)果發(fā)現(xiàn)記憶表現(xiàn)與技能水平呈正相關(guān)(Gobet & Simon, 1996a)。專(zhuān)家對(duì)真實(shí)棋局的記憶準(zhǔn)確率顯著高于新手(Chase & Simon, 1973; Gobet & Clarkson, 2004; 公彥霏, 2015)。即使在隨機(jī)棋局下也存在記憶優(yōu)勢(shì)(Gobet & Simon, 1996b; Sala & Gobet, 2017b)。研究表明, 棋子的空間位置(具體)信息是專(zhuān)家長(zhǎng)時(shí)記憶的內(nèi)容之一。與新手相比, 國(guó)際象棋專(zhuān)家的記憶更穩(wěn)定, 不易受干擾任務(wù)的影響(Frey & Adesman, 1976; Gobet & Simon, 1996c; Robbins et al., 1996)。此外, 國(guó)際象棋專(zhuān)家的記憶也更加靈活, 改變棋局的呈現(xiàn)方式對(duì)專(zhuān)家的記憶表現(xiàn)無(wú)明顯影響。比如, 用字母替代棋子的方式呈現(xiàn)棋局時(shí), 專(zhuān)家的記憶表現(xiàn)和真實(shí)棋局無(wú)差異(Campitelli et al., 2005)。這說(shuō)明, 專(zhuān)家的長(zhǎng)時(shí)記憶中不但包含了棋子空間位置的具體信息, 也儲(chǔ)存了能夠處理棋子關(guān)系的抽象信息。上述因素可能均促使了智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家記憶優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)生。已有理論對(duì)國(guó)際象棋專(zhuān)家領(lǐng)域內(nèi)記憶優(yōu)勢(shì)產(chǎn)生的原因進(jìn)行了解釋?zhuān)?/p>

(1)組塊理論(chunking theory; Chase & Simon, 1973)主張, 長(zhǎng)時(shí)間的智力運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練, 使空間上接近且經(jīng)常同時(shí)出現(xiàn)的棋子群集被國(guó)際象棋專(zhuān)家存儲(chǔ)為組塊。因此, 組塊是指具體分布在某些特定方格上的特定棋子。真實(shí)棋局下, 國(guó)際象棋專(zhuān)家會(huì)將當(dāng)前棋局與存儲(chǔ)在長(zhǎng)時(shí)記憶中的組塊進(jìn)行匹配, 并將自動(dòng)激活的組塊信息提取到短時(shí)記憶以完成相關(guān)記憶任務(wù)。因此, 在真實(shí)棋局上的記憶表現(xiàn)顯著優(yōu)于新手。然而, 組塊理論難以對(duì)一些研究結(jié)果加以解釋。例如, 由于隨機(jī)棋局中的棋子是隨機(jī)呈現(xiàn)的, 不存在相關(guān)的先驗(yàn)組塊信息。但是研究者發(fā)現(xiàn)隨機(jī)棋局下也存在專(zhuān)家記憶優(yōu)勢(shì)(Gobet & Simon, 1996b; Sala & Gobet, 2017b)。此外, 干擾任務(wù)也并不影響象棋專(zhuān)家的記憶表現(xiàn)(Frey & Adesman, 1976; Gobet & Simon, 1996c)。組塊理論認(rèn)為, 國(guó)際象棋專(zhuān)家將提取的組塊信息存放于短時(shí)記憶中, 干擾任務(wù)會(huì)影響短時(shí)記憶, 繼而會(huì)影響專(zhuān)家的記憶表現(xiàn)。但實(shí)際結(jié)果與此不符, 顯然組塊理論在解釋國(guó)際象棋專(zhuān)家的記憶優(yōu)勢(shì)上存在局限。

(2)模板理論(Template theory; Gobet & Simon, 1996c)是對(duì)組塊理論的發(fā)展, 主張長(zhǎng)時(shí)記憶中存儲(chǔ)的是模板及提取結(jié)構(gòu)(retrieval structure)。模板是通過(guò)智力運(yùn)動(dòng)比賽或?qū)W習(xí)相關(guān)書(shū)籍等過(guò)程內(nèi)隱習(xí)得的帶有信息槽的大組塊, 十幾個(gè)經(jīng)常出現(xiàn)的棋子形成了大組塊的核心, 在大組塊的信息槽中存儲(chǔ)著不固定的特征或相關(guān)棋著(棋招)、計(jì)劃、開(kāi)局、移動(dòng)及與其他模板間關(guān)系等信息。因此在隨機(jī)棋局中也可能存在專(zhuān)家記憶優(yōu)勢(shì)。提取結(jié)構(gòu)是指經(jīng)過(guò)足夠的練習(xí)和訓(xùn)練, 個(gè)體可以從長(zhǎng)時(shí)記憶中提取有用信息的結(jié)構(gòu)(Chase & Ericsson, 1982), 它為“專(zhuān)家的記憶表現(xiàn)較少受干擾任務(wù)的影響”提供了解釋(Robbins et al., 1996)。

組塊理論和模板理論均認(rèn)為專(zhuān)家的長(zhǎng)時(shí)記憶中存儲(chǔ)的是通過(guò)對(duì)刺激的視覺(jué)熟悉和區(qū)分過(guò)程建立起來(lái)的辨別網(wǎng)絡(luò)(discrimination net), 并且這一過(guò)程是內(nèi)隱習(xí)得的。專(zhuān)家通過(guò)基于組塊/模板的辨別網(wǎng)絡(luò)對(duì)呈現(xiàn)的棋局進(jìn)行熟悉性再認(rèn)判斷以完成記憶任務(wù)。由于對(duì)棋子/棋局的視覺(jué)熟悉性往往通過(guò)具體的空間位置構(gòu)建起來(lái)(Chase & Simon, 1973; Gobet & Simon, 1998), 因此這兩個(gè)理論的核心——組塊的形成, 離不開(kāi)對(duì)棋子具體空間位置的記憶。然而, 研究者發(fā)現(xiàn)改變棋局的呈現(xiàn)方式不影響專(zhuān)家的記憶表現(xiàn)(Campitelli et al., 2005)。語(yǔ)義信息卻會(huì)影響記憶成績(jī)(Cooke et al., 1993)。Lane和Chang (2018)通過(guò)分析79位國(guó)際象棋專(zhuān)家的陳述性象棋知識(shí)和記憶能力發(fā)現(xiàn), 高度概括的象棋知識(shí)可以解釋記憶表現(xiàn)中67%的變異。這說(shuō)明抽象信息也會(huì)影響專(zhuān)家的記憶表現(xiàn)。

(3) SEEK理論(the search, evaluation, and knowledge theory, SEEK; 間接引自: Gobet, 1998; 原文: Holding, 1985)主張：專(zhuān)家長(zhǎng)時(shí)記憶中儲(chǔ)存了更加抽象和概括的知識(shí), 而不是具體的視覺(jué)空間信息。研究表明, 棋手的水平越高, 掌握的高度概念化知識(shí)越多(Chassy & Gobet, 2011)。國(guó)際象棋專(zhuān)家更傾向基于抽象關(guān)系而非簡(jiǎn)單的視覺(jué)相似性對(duì)棋局進(jìn)行分類(lèi)(Linhares & Brum, 2007)。專(zhuān)家對(duì)水平鏡像處理后(左右不變, 上下倒置)棋局的記憶表現(xiàn)和原始棋局的記憶表現(xiàn)無(wú)顯著差異(Gobet & Simon, 1996a)。這些結(jié)果都證明了棋局的抽象信息在專(zhuān)家記憶中的作用。SEEK理論雖然強(qiáng)調(diào)了抽象信息對(duì)記憶的影響, 卻忽略了棋子空間位置等具體信息的作用。Linhares和Brum (2007)認(rèn)為組塊中包含不同層級(jí)的編碼, 既有表層的位置信息也有抽象的深層結(jié)構(gòu)(語(yǔ)義、概念)。Schultetus和Charness (1999)發(fā)現(xiàn)對(duì)棋子關(guān)系的加工可顯著提高象棋專(zhuān)家的回憶表現(xiàn)。專(zhuān)家和非棋手的記憶差異也主要體現(xiàn)在具有攻防關(guān)系的棋子上(Gong et al., 2015)。Vaci等人(2019)通過(guò)縱向追蹤研究發(fā)現(xiàn), 圖形智力對(duì)象棋技能的預(yù)測(cè)能力有限, 相比之下言語(yǔ)智力的影響程度更大, 在再認(rèn)判斷中棋子關(guān)系也更加重要(McGregor & Howes, 2002)?？梢?jiàn), 在專(zhuān)家記憶中, 與棋局的具體信息相比, 其高度概括化的知識(shí)、策略及棋子關(guān)系等抽象信息更加重要。

研究者在中國(guó)象棋、橋牌以及圍棋復(fù)盤(pán)回憶任務(wù)上也發(fā)現(xiàn)了專(zhuān)家的記憶優(yōu)勢(shì)。專(zhuān)家對(duì)真實(shí)棋局的復(fù)盤(pán)能力均優(yōu)于新手(Engle & Bukstel, 1978; 王福興等, 2016)。劉寧 (2019)在嚴(yán)格控制匹配了圍棋專(zhuān)家和新手的知覺(jué)及工作記憶能力后, 發(fā)現(xiàn)圍棋專(zhuān)家也存在記憶優(yōu)勢(shì)。

2.2 神經(jīng)影像證據(jù)

包含海馬、海馬旁回的內(nèi)側(cè)顳葉區(qū)域是負(fù)責(zé)記憶的重要腦區(qū)(Eichenbaum, 2004; 張欽等, 2021)。腦損傷患者的研究表明, 內(nèi)側(cè)顳葉受損對(duì)長(zhǎng)時(shí)記憶以及視覺(jué)短時(shí)記憶均產(chǎn)生影響(Koen et al., 2017; Scoville & Milner, 1957)。國(guó)際象棋專(zhuān)家在加工真實(shí)棋局時(shí)左側(cè)海馬旁回(parahippocampal)表現(xiàn)出特異性激活(Campitelli et al., 2007)。這說(shuō)明國(guó)際象棋專(zhuān)家存儲(chǔ)的大量有關(guān)真實(shí)棋局的信息(例如：具體的空間位置信息及抽象的棋子關(guān)系、策略信息等)促進(jìn)了專(zhuān)家記憶優(yōu)勢(shì)的表現(xiàn)。

研究者還發(fā)現(xiàn)了專(zhuān)家存在隨機(jī)棋局記憶優(yōu)勢(shì)的神經(jīng)基礎(chǔ)。與新手相比, 國(guó)際象棋專(zhuān)家在加工隨機(jī)棋局時(shí)引起頂下溝(inferior parietal sulcus, IPS)的強(qiáng)烈激活, 而且IPS的激活與再認(rèn)表現(xiàn)顯著相關(guān)(Bartlett et al., 2013)。研究顯示該區(qū)域除了負(fù)責(zé)注意外, 還與記憶任務(wù)中的策略編碼有關(guān)(Bor & Owen, 2007; Sestieri et al., 2017)。由于隨機(jī)棋局中棋子/棋局的視覺(jué)熟悉性被打破, 專(zhuān)家在隨機(jī)棋局下的記憶優(yōu)勢(shì)可能更多的反映了長(zhǎng)時(shí)記憶中儲(chǔ)存的抽象信息對(duì)記憶的促進(jìn)作用。因此IPS的激活可能反映了專(zhuān)家利用已儲(chǔ)存的抽象信息對(duì)隨機(jī)棋局進(jìn)行策略編碼的加工過(guò)程。

對(duì)其他類(lèi)型智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家領(lǐng)域內(nèi)記憶優(yōu)勢(shì)神經(jīng)機(jī)制的探究, 發(fā)現(xiàn)了腦區(qū)間的協(xié)同作用。Nakatani和Yamaguchi (2014)借助EEG考察日本象棋專(zhuān)家和新手進(jìn)行復(fù)盤(pán)任務(wù)時(shí)的腦電活動(dòng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)真實(shí)棋局不僅可以引起專(zhuān)家在200ms時(shí)額葉以及700ms時(shí)顳葉、額葉、頂葉區(qū)域的特異性激活, 還引起專(zhuān)家額顳、額頂區(qū)域的功能連接。對(duì)圍棋專(zhuān)家的研究得到了相似的結(jié)果(Jung et al., 2018)。額葉是工作記憶的核心腦區(qū), 真實(shí)棋局引起額葉的快速激活可能反映了對(duì)棋局信息的初步粗略加工; 顳葉參與先驗(yàn)棋局知識(shí)的存儲(chǔ)與提取, 頂葉負(fù)責(zé)棋子空間關(guān)系的加工(Berlucchi & Vallar, 2018; Cabeza & Nyberg, 2000; Ptak, 2012; Vaz et al., 2019)。額葉與顳葉、頂葉的協(xié)同活動(dòng), 對(duì)應(yīng)了工作記憶加工當(dāng)前棋局信息并提取相關(guān)智力運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的內(nèi)在過(guò)程。這說(shuō)明額葉和頂葉也參與智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家的記憶加工, 且其參與程度因智力運(yùn)動(dòng)類(lèi)型的不同而不同。

2.3 有待進(jìn)一步探討的問(wèn)題

關(guān)于專(zhuān)家領(lǐng)域內(nèi)記憶優(yōu)勢(shì)的相關(guān)理論, 一些強(qiáng)調(diào)具體信息的重要性(組塊和模板理論), 另一些強(qiáng)調(diào)高度概念化的抽象知識(shí)的重要性(SEEK理論)。但是這些理論都存在不足和需要修改的內(nèi)容, 對(duì)其他類(lèi)型智力運(yùn)動(dòng)的適用性也需進(jìn)一步的探究。智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家可能形成了一個(gè)專(zhuān)門(mén)針對(duì)于領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)信息的“記憶層級(jí)塔”, 該層級(jí)塔最底層為按照空間位置進(jìn)行編碼存儲(chǔ)的具體信息, 最高層為原理、概念、知識(shí)等最一般的抽象信息。記憶塔的層級(jí)按照信息的抽象性、概括性逐級(jí)增加, 且各層之間存在交互。因此, 智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家在回憶真實(shí)、隨機(jī)棋局等這類(lèi)涉及具體信息的記憶任務(wù)中表現(xiàn)較好(Chase & Simon, 1973; Gobet & Clarkson, 2004; Gobet & Simon, 1996b; Sala & Gobet, 2017b; 公彥霏, 2015), 并且在變換棋子呈現(xiàn)方式、變換指導(dǎo)語(yǔ)等這類(lèi)涉及抽象信息的記憶任務(wù)里也有較佳的表現(xiàn)(Campitelli et al., 2005; Cooke et al., 1993)。但該概念性模型的具體參數(shù)、影響因素以及相應(yīng)的生理基礎(chǔ)均需要進(jìn)一步的實(shí)證研究檢驗(yàn)。

通過(guò)對(duì)智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家領(lǐng)域內(nèi)記憶優(yōu)勢(shì)神經(jīng)影像研究的整理, 獲得了較一致的發(fā)現(xiàn)：內(nèi)側(cè)顳葉參與長(zhǎng)時(shí)記憶的形成與提取, 引起智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家記憶優(yōu)勢(shì)的相關(guān)具體及抽象信息可能被存儲(chǔ)在該區(qū)域中。但額葉、頂葉等區(qū)域在智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家記憶加工中的作用目前還未理清。例如, 額葉是否只參與日本象棋和圍棋專(zhuān)家的記憶優(yōu)勢(shì); 頂葉是否只負(fù)責(zé)棋子空間關(guān)系的加工; 相關(guān)記憶理論的神經(jīng)基礎(chǔ)是什么, 等等。此外, 雖然研究者發(fā)現(xiàn)IPS的激活可能反映了專(zhuān)家利用存儲(chǔ)的抽象記憶信息對(duì)隨機(jī)棋局進(jìn)行有效的策略編碼, 但在同樣負(fù)責(zé)記憶策略編碼的其他腦區(qū)上未發(fā)現(xiàn)差異性激活(Bor & Owen, 2007)。該區(qū)域是否反映了策略編碼仍需驗(yàn)證。因此, 后續(xù)研究有必要采用更有效的研究范式及觀測(cè)方法, 深入考察智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家記憶優(yōu)勢(shì)的神經(jīng)機(jī)制, 及其在不同類(lèi)型智力運(yùn)動(dòng)上的異同。

3 總結(jié)與展望

3.1 總結(jié)

綜上所述, 智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)中知覺(jué)及記憶上的加工特點(diǎn)、機(jī)制如下：

(1)智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家存在整體知覺(jué)優(yōu)勢(shì)的原因可能是知覺(jué)廣度的增大以及對(duì)抽象棋子關(guān)系的平行加工。其神經(jīng)機(jī)制可能表現(xiàn)為：RSC和CoS中存儲(chǔ)的大量相關(guān)經(jīng)驗(yàn)知識(shí), 使得專(zhuān)家TPJ和FFA的特異性激活進(jìn)而對(duì)棋局進(jìn)行快速的整體加工, 并基于OTJ的棋子識(shí)別, 利用SMG對(duì)該區(qū)域中的抽象棋子關(guān)系進(jìn)行平行加工, 由此表現(xiàn)出整體知覺(jué)優(yōu)勢(shì)。

(2)智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家存在記憶優(yōu)勢(shì)的原因在于, 專(zhuān)家長(zhǎng)時(shí)記憶中存儲(chǔ)的具體空間位置信息及高度概括化的知識(shí)、策略、棋子關(guān)系等抽象信息。部分支持了模板理論和SEEK理論。此外, 研究者發(fā)現(xiàn), 智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家的記憶優(yōu)勢(shì)不僅與負(fù)責(zé)工作記憶、空間關(guān)系加工的額葉、頂葉有關(guān), 也會(huì)特異性激活負(fù)責(zé)長(zhǎng)時(shí)記憶的顳葉區(qū)域。

因此, 智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家通過(guò)較大的知覺(jué)廣度以及對(duì)抽象棋子關(guān)系的自動(dòng)平行加工完成了棋局的整體知覺(jué), 并依據(jù)長(zhǎng)時(shí)記憶中存儲(chǔ)的具體以及抽象信息, 對(duì)雙方棋局進(jìn)行評(píng)估, 做出最佳選擇。由于智力運(yùn)動(dòng)是個(gè)體后天對(duì)人造物體抽象規(guī)則的習(xí)得, 所以專(zhuān)家在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)中穩(wěn)定表現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)反應(yīng)是一種后天習(xí)得的、與智力運(yùn)動(dòng)相關(guān)的特殊能力。該特殊能力作為智力的一部分, 能夠被后天的學(xué)習(xí)或訓(xùn)練所塑造。但是智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家在領(lǐng)域外任務(wù)上的專(zhuān)家優(yōu)勢(shì)仍存在爭(zhēng)議(Bartlett et al., 2013; Bilali?, 2016; Bilali?, Kiesel, et al., 2011; Bilali?, Langner, et al., 2011; Burgoyne et al., 2016; Fattahi et al., 2015; Joseph et al., 2016; Sala et al., 2017; Sala & Gobet, 2017a; Smith et al., 2021; Unterrainer et al., 2006)。這說(shuō)明, 通過(guò)后天刻意練習(xí)獲得的特殊能力是否可以遷移到領(lǐng)域外一般任務(wù)上目前尚不明確。

前人研究表明遺傳因素以及遺傳因素和刻意練習(xí)的共同交互作用在專(zhuān)家表現(xiàn)中的重要作用(Mosing et al., 2016; Ullén et al., 2016; Vaci et al., 2019)。與前人研究一致, 本研究表明刻意練習(xí)與專(zhuān)家-新手的差異表現(xiàn)有關(guān), 支持了刻意練習(xí)對(duì)專(zhuān)家表現(xiàn)的促進(jìn)作用(Ericsson, 2007; Hambrick et al., 2014)。但是, 由于研究者主要采用的是橫斷比較的結(jié)果, 無(wú)法排除先天遺傳因素對(duì)特殊能力的影響(Ullén et al., 2016)。此外, 研究表明先天遺傳因素同樣會(huì)對(duì)一般智力產(chǎn)生影響(Polderman et al., 2015; Sauce & Matzel, 2018; Savage et al., 2018), 而一般智力是個(gè)體在不同任務(wù)上表現(xiàn)的核心(Mackintosh, 2011)。所以領(lǐng)域外一般任務(wù)上的表現(xiàn)主要受一般智力的影響。因此, 可能是先天遺傳因素導(dǎo)致智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家雖然在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)上表現(xiàn)出的穩(wěn)定性?xún)?yōu)勢(shì), 在領(lǐng)域外任務(wù)上的表現(xiàn)卻存在爭(zhēng)議。未來(lái)研究可以進(jìn)一步探討遺傳因素對(duì)特殊能力在泛化能力上的作用。

3.2 展望

本文總結(jié)了智力運(yùn)動(dòng)對(duì)專(zhuān)家在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)中知覺(jué)和記憶這兩個(gè)基本認(rèn)知過(guò)程的影響, 但仍存在以下問(wèn)題需要進(jìn)一步探討。

(1)與行為實(shí)驗(yàn)相比, 腦成像研究中對(duì)專(zhuān)家整體知覺(jué)優(yōu)勢(shì)神經(jīng)基礎(chǔ)的考察有待進(jìn)一步補(bǔ)充?，F(xiàn)有研究?jī)H根據(jù)真實(shí)棋局與隨機(jī)棋局的差異或者根據(jù)負(fù)責(zé)整體加工腦區(qū)的激活情況進(jìn)行推斷, 尚不能完整地刻畫(huà)出專(zhuān)家知覺(jué)優(yōu)勢(shì)的神經(jīng)基礎(chǔ), 而且對(duì)腦成像結(jié)果與行為結(jié)果的不完全一致需進(jìn)一步探討。后續(xù)需要在嚴(yán)格控制隨機(jī)棋局的條件下, 采用統(tǒng)一范式進(jìn)行大樣本施測(cè)以考察負(fù)責(zé)整體知覺(jué)的TPJ、FFA以及復(fù)雜棋子關(guān)系加工的SMG、RSC在智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家知覺(jué)優(yōu)勢(shì)上的作用, 并且通過(guò)高分辨率的fMRI考察智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家知覺(jué)領(lǐng)域內(nèi)刺激時(shí)上述腦區(qū)的特異性腦網(wǎng)絡(luò)模式。此外對(duì)專(zhuān)家記憶優(yōu)勢(shì)神經(jīng)機(jī)制的探討缺乏針對(duì)性, 難以依據(jù)研究結(jié)果解決記憶相關(guān)理論的爭(zhēng)論。顳葉的激活代表著模板理論強(qiáng)調(diào)的具體信息, 還是SEEK理論強(qiáng)調(diào)的抽象信息目前尚不清楚?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)前顳葉以及與感知覺(jué)相關(guān)腦區(qū)更多的參與具體信息的加工(Bucur & Papagno, 2021; Loiselle et al., 2012; Straube et al., 2013), 而內(nèi)側(cè)顳葉、顳中回以及額下回更多的參與抽象信息的加工(Binder et al., 2009; Bowman & Zeithamova, 2018; Reber et al., 2019; Wang et al., 2010)。但是智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家對(duì)抽象與具體信息的存儲(chǔ)神經(jīng)分布模式尚不清楚, 也不清楚這些腦區(qū)之間如何連接。由于具體信息在加工階段上要早于抽象信息, 今后可以采用MEG探討智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家記憶優(yōu)勢(shì)在時(shí)間及空間上的神經(jīng)基礎(chǔ)。后續(xù)研究還可以通過(guò)圖論、功能連接或動(dòng)態(tài)因果的分析方法揭示顳葉、額葉、頂葉之間的協(xié)同關(guān)系, 不同腦區(qū)對(duì)專(zhuān)家優(yōu)勢(shì)的影響是特異性還是受共同機(jī)制調(diào)節(jié), 以及腦區(qū)之間的相互作用關(guān)系等進(jìn)行進(jìn)一步探索。

(2)絕大多數(shù)研究主要集中于國(guó)際象棋及象棋, 對(duì)其他智力運(yùn)動(dòng)的考察較少。與象棋相比, 圍棋和跳棋中所有棋子的功能一致, 對(duì)弈雙方只在棋子顏色上存在差異, 因此顏色等具體信息會(huì)更加影響專(zhuān)家的知覺(jué)加工; 而橋牌更多的依賴(lài)數(shù)理計(jì)算等抽象思維過(guò)程。此外, 依照對(duì)弈雙方的數(shù)量還可以將智力運(yùn)動(dòng)分為單人競(jìng)技和團(tuán)隊(duì)競(jìng)技, 圍棋、國(guó)際象棋、象棋、跳棋是一對(duì)一或一對(duì)多的單人競(jìng)技, 而橋牌是二對(duì)二的團(tuán)隊(duì)競(jìng)技, 在強(qiáng)調(diào)個(gè)人能力的同時(shí)還需要團(tuán)隊(duì)成員間的密切配合。但是不同智力運(yùn)動(dòng)在認(rèn)知需求上的差異是否導(dǎo)致外在行為和內(nèi)在神經(jīng)基礎(chǔ)的差異目前仍不清楚。

(3)選擇更加有效的測(cè)量手段。已有研究主要使用fMRI對(duì)知覺(jué)加工的神經(jīng)機(jī)制進(jìn)行考察, 但是對(duì)知覺(jué)這類(lèi)快速的認(rèn)知加工過(guò)程的考察更適用采用時(shí)間分辨率較高的EEG和MEG; 相反, 由于記憶涉及皮層下結(jié)構(gòu)的參與, 考察該過(guò)程更適合采用空間分辨率較高的fMRI。此外, 對(duì)橋牌等團(tuán)體性智力運(yùn)動(dòng)的考察, 可以借助基于fNIRS的超掃描技術(shù), 減少儀器對(duì)個(gè)體活動(dòng)限制的同時(shí), 深入考察團(tuán)體成員間相互協(xié)作的神經(jīng)機(jī)制。

(4)開(kāi)發(fā)實(shí)用性強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)化的研究范式。知覺(jué)任務(wù)的刺激呈現(xiàn)時(shí)間尚未得到統(tǒng)一, 時(shí)間的充分性可能會(huì)導(dǎo)致組別區(qū)分度下降以及其他認(rèn)知成分的摻雜; 由于動(dòng)作容忍度的限制, 主要通過(guò)再認(rèn)任務(wù)對(duì)記憶優(yōu)勢(shì)的神經(jīng)基礎(chǔ)進(jìn)行考察, 但是再認(rèn)任務(wù)和回憶任務(wù)不僅在難度上存在差異, 在策略上可能也有所不同。前人研究顯示專(zhuān)家和新手在對(duì)隨機(jī)棋局的再認(rèn)上差異顯著, 但在回憶任務(wù)上無(wú)顯著差異(McGregor & Howes, 2002)。因此研究者需要結(jié)合測(cè)量設(shè)備和認(rèn)知特點(diǎn), 開(kāi)發(fā)新的研究范式對(duì)知覺(jué)和記憶過(guò)程進(jìn)行充分考察。

(5)基于智力運(yùn)動(dòng)專(zhuān)家的智能活動(dòng)開(kāi)展類(lèi)腦研究。近期越來(lái)越多的智力運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)用于人工智能的開(kāi)發(fā)(Risi & Preuss, 2020; Schrittwieser et al., 2020), 阿爾法圍棋人工智能機(jī)器人戰(zhàn)勝了人類(lèi)圍棋大師。它的工作原理深度學(xué)習(xí)就是類(lèi)比于人類(lèi)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建造出來(lái)的。人類(lèi)智能具有發(fā)展性、靈活性和創(chuàng)造性的特點(diǎn)。因此, 計(jì)算機(jī)模擬與人類(lèi)智力活動(dòng)的加工特點(diǎn)及神經(jīng)機(jī)制的結(jié)合, 有利于類(lèi)腦產(chǎn)品的探索與開(kāi)發(fā)。

公彥霏. (2015).(博士學(xué)位論文). 華東師范大學(xué), 上海.

劉寧. (2019).(博士學(xué)位論文). 華東師范大學(xué), 上海.

王福興, 侯秀娟, 段朝輝, 劉華山, 李卉. (2016). 中國(guó)象棋經(jīng)驗(yàn)棋手與新手的知覺(jué)差異: 來(lái)自眼動(dòng)的證據(jù).,(5), 457–471.

張欽, 孟迎芳, 聶愛(ài)情, 趙鑫, 孫猛, 劉鑫宇. (2021). 記憶發(fā)展神經(jīng)科學(xué): 研究現(xiàn)狀與未來(lái)展望.(6), 647–662.

Aciego, R., Garcia, L., & Betancort, M. (2012). The benefits of chess for the intellectual and social-emotional enrichment in schoolchildren.,(2), 551–559.

Bart, W. M. (2014). On the effect of chess training on scholastic achievement.,, 762.

Bartlett, J. C., Boggan, A. L., & Krawczyk, D. C. (2013). Expertise and processing distorted structure in chess.,, 825.

Berlucchi, G., & Vallar, G. (2018). The history of the neurophysiology and neurology of the parietal lobe., 3–30.

Bilali?, M. (2016). Revisiting the role of the fusiform face area in expertise.,(9), 1345–1357.

Bilali?, M., Graf, M., Vaci, N., & Danek, A. H. (2019). When the solution is on the doorstep: Better solving performance, but diminished Aha! Experience for chess experts on the mutilated checkerboard problem.(8), e12771.

Bilali?, M., Grottenthaler, T., N?gele, T., & Lindig, T. (2016). The faces in radiological images: Fusiform face area supportsradiological expertise.(3), 1004–1014.

Bilali?, M., Kiesel, A., Pohl, C., Erb, M., & Grodd, W. (2011). It takes two-skilled recognition of objects engages lateral areas in both hemispheres.,(1), e16202.

Bilali?, M., Langner, R., Erb, M., & Grodd, W. (2010). Mechanisms and neural basis of object and pattern recognition:A study with chess experts.,(4), 728–742.

Bilali?, M., Langner, R., Ulrich, R., & Grodd, W. (2011). Many faces of expertise: Fusiform face area in chess expertsand novices.,(28), 10206–10214.

Bilali?, M., Turella, L., Campitelli, G., Erb, M., & Grodd, W. (2012). Expertise modulates the neural basis of context dependent recognition of objects and their relations.,(11), 2728–2740.

Binder, J. R., Desai, R. H., Graves, W. W., & Conant, L. L. (2009). Where is the semantic system? A critical review and meta-analysis of 120 functional neuroimaging studies.(12), 2767–2796.

Bloechle, J., Huber, S., Klein, E., Bahnmueller, J., Moeller, K., & Rennig, J. (2018). Neuro-cognitive mechanisms of global Gestalt perception in visual quantification., 359–369.

Boggan, A. L., Bartlett, J. C., & Krawczyk, D. C. (2012). Chess masters show a hallmark of face processing with chess.,(1), 37–42.

Bor, D., & Owen, A. M. (2007). A common prefrontal-parietal network for mnemonic and mathematical recoding strategies within working memory.,(4), 778–786.

Bowman, C. R., & Zeithamova, D. (2018). Abstract memory representations in the ventromedial prefrontal cortex and hippocampus support concept generalization.(10), 2605–2614.

Brams, S., Ziv, G., Levin, O., Spitz, J., Wagemans, J., Williams, A. M., & Helsen, W. F. (2019). The relationship between gaze behavior, expertise, and performance: A systematic review.,(10), 980–1027.

Bucur, M., & Papagno, C. (2021). An ALE meta-analytical review of the neural correlates of abstract and concrete words.(1), 1–24.

Burgoyne, A. P., Sala, G., Gobet, F., Macnamara, B. N., Campitelli, G., & Hambrick, D. Z. (2016). The relationship between cognitive ability and chess skill: A comprehensive meta- analysis.,, 72–83.

Cabeza, R., & Nyberg, L. (2000). Imaging cognition II: An empirical review of 275 PET and fMRI studies.,(1), 1–47.

Campitelli, G., Gobet, F., Head, K., Buckley, M., & Parker, A. (2007). Brain localization of memory chunks in chessplayers.,(12), 1641–1659.

Campitelli, G., Gobet, F., & Parker, A. (2005). Structure and stimulus familiarity: A study of memory in chess-players with functional magnetic resonance imaging.,(2), 238–245.

Chase, W. G., & Ericsson, K. A. (1982). Skill and working memory. In G. H. Bower (Ed.),(Vol. 16, pp. 1–58). New York, NY: Academic Press.

Chase, W. G., & Simon, H. A. (1973). Perception in chess.,(1), 55–81.

Chassy, P., & Gobet, F. (2011). Measuring chess experts’ single-use sequence knowledge: An archival study of departure from ‘Theoretical’ openings.,(11), e26692.

Cheng, S.-T., Chow, P. K., Song, Y.-Q., Yu, E. C. S., & Lam, J. H. M. (2014). Can leisure activities slow dementia progression in nursing home residents? A cluster-randomizedcontrolled trial.(4), 637–643.

Chu-Man, L., Chang, M.-Y., & Chu, M.-C. (2015). Effects of mahjong on the cognitive function of middle-aged and olderpeople.(9), 995–997.

Cooke, N. J., Atlas, R. S., Lane, D. M., & Berger, R. C. (1993). Role of high-level knowledge in memory for chess positions.,(3), 321–351.

Eichenbaum, H. (2004). Hippocampus: Cognitive processes and neural representations that underlie declarative memory.(1), 109–120.

Engle, R. W., & Bukstel, L. (1978). Memory processes among bridge players of differing expertise.,(4), 673–689.

Ericsson, K. A. (2007). Deliberate practice and the modifiability of body and mind: Toward a science of the structure and acquisition of expert and elite performance.(1), 4–34.

Fattahi, F., Geshani, A., Jafari, Z., Jalaie, S., & Mahini, M. S. (2015). Auditory memory function in expert chess players., 275.

Ferrari, V., Didierjean, A., & Marméche, E. (2008). Effect of expertise acquisition on strategic perception: The example of chess.(8), 1265–1280.

Frank, M. C., & Gibson, E. (2011). Overcoming memory limitations in rule learning.(2), 130–148.

Frey, P. W., & Adesman, P. (1976). Recall memory for visually presented chess positions.,(5), 541–547.

Gauthier, I., Skudlarski, P., Gore, J. C., & Anderson, A. W. (2000). Expertise for cars and birds recruits brain areas involved in face recognition.,(2), 191–197.

Gentile, A., Boca, S., & Giammusso, I. (2018). ‘You play like a Woman!’ Effects of gender stereotype threat on Women’s performance in physical and sport activities: A meta-analysis.,, 95– 103.

Gobet, F. (1998). Expert memory: A comparison of four theories.(2), 115–152.

Gobet, F., & Clarkson, G. (2004). Chunks in expert memory: Evidence for the magical number four ... or is it two?(6), 732–747.

Gobet, F., & Simon, H. A. (1996a). Recall of random and distorted chess positions: Implications for the theory of expertise.,(4), 493–503.

Gobet, F., & Simon, H. A. (1996b). Recall of rapidly presented random chess positions is a function of skill.,(2), 159–163.

Gobet, F., & Simon, H. A. (1996c). Templates in chess memory: A mechanism for recalling several boards.,(1), 1–40.

Gobet, F., & Simon, H. A. (1998). Expert chess memory: Revisiting the chunking hypothesis.,(3), 225–255.

Gong, Y., Ericsson, K. A., & Moxley, J. H. (2015). Recall of briefly presented chess positions and its relation to chess skill.,(3), e0118756.

Hambrick, D. Z., Oswald, F. L., Altmann, E. M., Meinz, E. J., Gobet, F., & Campitelli, G. (2014). Deliberate practice: Is that all it takes to become an expert?, 34–45.

Holding, D. H. (1985).. Hillsdale, NJ: Erlbaum.

Huberle, E., & Karnath, H.-O. (2012). The role of temporo- parietal junction (TPJ) in global Gestalt perception.,(3), 735–746.

Iizuka, A., Suzuki, H., Ogawa, S., Kobayashi-Cuya, K. E., Kobayashi, M., Takebayashi, T., & Fujiwara, Y. (2018). Pilot randomized controlled trial of the GO game intervention on cognitive function.,(3), 192–198.

Joseph, E., Easvaradoss, V., Kennedy, A., & Kezia, E. J. (2016). Chess training improves cognition in children.(2), 1–6.

Jung, W. H., Lee, T. Y., Yoon, Y. B., Choi, C. H., & Kwon, J. S. (2018). Beyond domain-specific expertise: Neural signatures of face and spatial working memory in Baduk (Go game) experts.,, 319.

Kanwisher, N., & Yovel, G. (2006). The fusiform face area: A cortical region specialized for the perception of faces.,(1476), 2109–2128.

Kazemi, F., Yektayar, M., & Abad, A. M. B. (2012). Investigation the impact of chess play on developing meta-cognitive ability and math problem-solving power of students at different levels of education.,, 372–379.

Kiesel, A., Kunde, W., Pohl, C., Berner, M. P., & Hoffmann, J. (2009). Playing chess unconsciously.,(1), 292–298.

Kobiela, F. (2018). Should chess and other mind sports be regarded as sports.,(3), 279–295.

Koen, J. D., Borders, A. A., Petzold, M. T., & Yonelinas, A. P. (2017). Visual short-term memory for high resolution associations is impaired in patients with medial temporal lobe damage.(2), 184–193.

Krawczyk, D. C., Boggan, A. L., McClelland, M. M., & Bartlett, J. C. (2011). The neural organization of perception in chess experts.(2), 64–69.

Kundel, H. L., Nodine, C. F., Conant, E. F., & Weinstein, S. P. (2007). Holistic component of image perception in mammograminterpretation: Gaze-tracking study.,(2), 396– 402.

Lane, D. M., & Chang, Y. A. (2018). Chess knowledge predicts chess memory even after controlling for chess experience: Evidence for the role of high-level processes.,(3), 337–348.

Linhares, A., & Brum, P. (2007). Understanding our understanding of strategic scenarios: What role do chunks play?,(6), 989–1007.

Linhares, A., & Chada, D. M. (2013). What is the nature of the mind’s pattern-recognition process?,(2), 108–121.

Loiselle, M., Rouleau, I., Nguyen, D. K., Dubeau, F., Macoir, J., Whatmough, C., ... Joubert, S. (2012). Comprehension of concrete and abstract words in patients with selective anterior temporal lobe resection and in patients with selective amygdalo-hippocampectomy.(5), 630–639.

Mackintosh, N. (2011).(2nd ed.). Oxford: Oxford University Press.

McGregor, S. J., & Howes, A. (2002). The role of attack and defense semantics in skilled players’ memory for chess positions.,(5), 707–717.

Mosing, M. A., Madison, G., Pedersen, N. L., & Ullén, F. (2016). Investigating cognitive transfer within the framework of music practice: Genetic pleiotropy rather than causality.(3), 504–512.

Nakatani, H., & Yamaguchi, Y. (2014). Quick concurrent responses to global and local cognitive information underlie intuitive understanding in board-game experts.,(1), 1–10.

Polderman, T. J., Benyamin, B., de Leeuw, C. A., Sullivan, P. F., van Bochoven, A., Visscher, P. M., & Posthuma, D. (2015). Meta-analysis of the heritability of human traits based on fifty years of twin studies.(7), 702–709.

Postal, V. (2012). Inhibition of irrelevant information is not necessary to performance of expert chess players.(1), 60–68.

Ptak, R. (2012). The frontoparietal attention network of the human brain: Action, saliency, and a priority map of the environment.(5), 502–515.

Reber, T. P., Bausch, M., Mackay, S., Bostr?m, J., Elger, C. E., & Mormann, F. (2019). Representation of abstract semantic knowledge in populations of human single neurons in the medial temporal lobe.(6), e3000290.

Reingold, E. M., & Charness, N. (2005). Perception in chess: Evidence from eye movements. In G. Underwood (Ed.),(pp. 325–354). Oxford: Oxford University Press.

Reingold, E. M., Charness, N., Pomplun, M., & Stampe, D. M. (2001). Visual span in expert chess players: Evidence from eye movements.,(1), 48–55.

Reingold, E. M., Charness, N., Schultetus, R. S., & Stampe, D. M. (2001). Perceptual automaticity in expert chess players: Parallel encoding of chess relations.,(3), 504–510.

Rennig, J., Bilali?, M., Huberle, E., Karnath, H. O., & Himmelbach, M. (2013). The temporo-parietal junction contributes to global gestalt perception-evidence from studies in chess experts.,, 513.

Rennig, J., Himmelbach, M., Huberle, E., & Karnath, H.-O. (2015). Involvement of the TPJ area in processing of novel global forms.(8), 1587–1600.

Risi, S., & Preuss, M. (2020). From chess and atari to starcraft and beyond: How game AI is driving the world of AI.,(1), 7–17.

Robbins, T. W., Anderson, E. J., Barker, D. R., Bradley, A. C., & Hudson, S. R. (1996). Working memory in chess.,(1), 83–93.

Ross, D. A., Tamber-Rosenau, B. J., Palmeri, T. J., Zhang, J., Xu, Y., & Gauthier, I. (2018). High-resolution functional magnetic resonance imaging reveals configural processing of cars in right anterior fusiform face area of car experts.(7), 973–984.

Saariluoma, P. (1985). Chess players’ intake of task-relevant cues.,(5), 385–391.

Sala, G., Burgoyne, A. P., Macnamara, B. N., Hambrick, D. Z., Campitelli, G., & Gobet, F. (2017). Checking the "Academic Selection" argument. Chess players outperform non-chess players in cognitive skills related to intelligence: A meta-analysis., 130–139.

Sala, G., & Gobet, F. (2017a). Does far transfer exist? Negative evidence from chess, music, and working memory training.(6), 515–520.

Sala, G., & Gobet, F. (2017b). Experts’ memory superiority for domain-specific random material generalizes across fields of expertise: A meta-analysis.,(2), 183–193.

Sauce, B., & Matzel, L. D. (2018). The paradox of intelligence:Heritability and malleability coexist in hidden gene-environment interplay.(1), 26–47.

Savage, J. E., Jansen, P. R., Stringer, S., Watanabe, K., Bryois, J., de Leeuw, C. A., ... Posthuma, D. (2018). Genome-wide association meta-analysis in 269, 867 individuals identifies new genetic and functional links to intelligence.(7), 912–919.

Schonberg, C., Marcus, G. F., & Johnson, S. P. (2018). The roles of item repetition and position in infants’ abstract rule learning., 64–80.

Schrittwieser, J., Antonoglou, I., Hubert, T., Simonyan, K., Sifre, L., Schmitt, S., … Silver, D. (2020). Mastering atari, go, chess and shogi by planning with a learned model.,(7839), 604–609.

Schultetus, R. S., & Charness, N. (1999). Recall or evaluation of chess positions revisited: The relationship between memory and evaluation in chess skill.,(4), 555–569.

Scoville, W. B., & Milner, B. (1957). Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions.(1), 11–21.

Sestieri, C., Shulman, G. L., & Corbetta, M. (2017). The contribution of the human posterior parietal cortex to episodic memory.(3), 183–192.

Sheridan, H., & Reingold, E. M. (2017). The holistic processing account of visual expertise in medical image perception: A review.1620.

Smith, E. T., Bartlett, J. C., Krawczyk, D. C., & Basak, C. (2021). Are the advantages of chess expertise on visuo-spatial working-memory capacity domain specific or domain general?,, 1600–1616.

Straube, B., He, Y., Steines, M., Gebhardt, H., Kircher, T., Sammer, G., & Nagels, A. (2013). Supramodal neural processing of abstract information conveyed by speech and gesture., 120.

Subia, G. S., Amaranto, J. L., Amaranto, J. C., Bustamante, J. Y., & Damaso, I. C. (2019). Chess and mathematics performance of college players: An exploratory analysis.,(2), 1–7.

Ullén, F., Hambrick, D. Z., & Mosing, M. A. (2016). Rethinking expertise: A multifactorial gene–environment interaction model of expert performance.(4), 427–446.

Unterrainer, J. M., Kaller, C. P., Halsband, U., & Rahm, B. (2006). Planning abilities and chess: A comparison of chessand non-chess players on the Tower of London task.,(3), 299–311.

Vaci, N., Edelsbrunner, P., Stern, E., Neubauer, A., Bilali?, M., & Grabner, R. H. (2019). The joint influence of intelligence and practice on skill development throughout the life span.,(37), 18363–18369.

Vaz, A. P., Inati, S. K., Brunel, N., & Zaghloul, K. A. (2019). Coupled ripple oscillations between the medial temporal lobe and neocortex retrieve human memory.(6430), 975–978.

Wan, X., Nakatani, H., Ueno, K., Asamizuya, T., Cheng, K., & Tanaka, K. (2011). The neural basis of intuitive best next-move generation in board game experts.(6015), 341–346.

Wang, J., Conder, J. A., Blitzer, D. N., & Shinkareva, S. V. (2010). Neural representation of abstract and concrete concepts: A meta-analysis of neuroimaging studies.(10), 1459–1468.

Whitaker, M. M., Pointon, G. D., Tarampi, M. R., & Rand, K. M. (2020). Expertise effects on the perceptual and cognitive tasks of indoor rock climbing.(3), 494–510.

Wright, M. J., Gobet, F., Chassy, P., & Ramchandani, P. N. (2013). ERP to chess stimuli reveal expert‐novice differences in the amplitudes of N2 and P3 components.(10), 1023–1033.

Processing characteristics and mechanisms of perception and memory of mind sports experts in domain-specific tasks

ZHAO Bingjie, ZHANG Qihan, CHEN Yixin, ZHANG Peng, BAI Xuejun

(Key Research Base of Humanities and Social Sciences of the Ministry of Education, Academy of Psychology and Behavior, Tianjin Normal University; Faculty of Psychology, Tianjin Normal University; Center of Collaborative Innovation for Assessment and Promotion of Mental Health, Tianjin 300387, China)

Mind sports are competitive sports that aim at developing intelligence and involves multiple high-level cognitive processing. In this paper, we summarize the cognitive neural mechanisms through which experts’ perception and memory are influenced by the experience of mind sports from the perspective of cognitive neuropsychology. Not only does the mind sports experience increase the span of the expert’s perception, but also enable the expert to process the chess relations in parallel and thus exhibit holistic perception. This process was related to thetemporo-parietal junction, supramarginal gyrus, retrosplenial cortex, collateral sulcus and fusiform gyri. The experts’ memory advantage is based on imaginal memory of a series of location-specific chess pieces and the abstract information of knowledge, strategy, and semantic relation which is stored in the long-term memory. This process is associated with medial temporal lobe, frontal lobe and parietal lobe. Future research can delve into the neural mechanisms underlying the holistic perception and memory advantage of mind sports experts on the types of mind sports, innovative experimental paradigms, combined with measurement devices and cognitive characteristics, to provide theoretical basis for artificial intelligence and skill training.

mind sports, holistic perceptual advantage, memory advantage, abstract information, brain plasticity

B842

2021-04-10

*國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金重大項(xiàng)目(20ZDA079)、全國(guó)文化名家暨四個(gè)一批人才項(xiàng)目資助。

白學(xué)軍, E-mail: bxuejun@126.com