言语工作记忆的保持对时间知觉的影响

毕翠华　黄希庭

摘要 采用工作记忆和时间判断的双任务范式，探讨了言语工作记忆的保持过程对时间知觉的影响。研究中操作记忆负荷和任务之间的时间间隔（ISI：记忆刺激消失到时间判断任务开始之间的时间间隔）。结果发现，记忆负荷越大，知觉到的时间越短，韦伯比例越低，反应时间越长；ISI越短，知觉到的时间变短，反应时间越长，这表明知觉时间和反应决策是一致的，不存在累加时间和反应判断之间的trade-off。但是记忆负荷和IsI的交互作用不显著。结果表明记忆负荷和IsI以不同的方式影响时间判断，言语工作记忆的保持和时间加工共享工作记忆资源。关键词言语工作记忆，保持过程，时间知觉，工作记忆资源。

分类号 B842.3

1 引言

人们对时间的加工经常受到非时间信息的干扰，很多研究者都从注意的角度来解释预期式任务中计时成绩的下降。注意闸门模型（attentional-gatemodel）整合了内部时钟模型和注意模型，指出时间加工器和刺激加工器受到注意“闸门”的调节，分配给时间任务的注意资源越多，闸门打开的程度越大，更多的脉冲从起搏器进入累加器，知觉的时间长；反之，分配给时间任务的注意资源越少，累加的时间信息少，人们知觉到的时间变短（Zakay&Block，1997）。时间加工和注意的关系已经得到了大量研究的证明（Grondin，2010；Thomas&Weaver，1975）。近年来扩展的资源分配模型指出时间信息与非时间信息加工除了共享一般的注意资源，还共享工作记忆资源以及监控和分配这些资源的系统（Buhusi&Meek，2009）。

如果某一任务占有工作记忆资源，导致存储脉冲的数量减少，使得人们低估时间，那么就可以说工作记忆能够影响时间估计。Fortin实验室的研究者对此问题进行了一系列的研究。Fortin，Rousseau，Bourque和Kirouac（1993）采用记忆搜索和时间估计的双任务范式，首先以1个/s的速度呈现0-9个阿拉伯数字，刺激的数量为1-6个（短时记忆任务），要求被试记住每个数字，然后产生2秒的时间，在计时开始500ms后，出现1个探测数字，如果探测数字在记忆集中出现过，就在2秒时间结束时按右键，如果探测数字没有出现过，就按左键。结果发现，随着刺激数量的增加，产生的时间越长；而涉及少量短时记忆的视觉搜索任务对时间加工的影响较小；仅涉及一般注意资源的视觉搜索对产生的时间无影响。研究者进一步发现，当记忆刺激消失后，被试先完成时间估计任务，最后再完成记忆探测任务时，产生的时间不受记忆负荷的影响（Fortin&Breton，1995）。这说明短时记忆对时间加工的影响发生在主动性加工阶段（即提取阶段，指产生时间的过程中完成记忆搜索任务）而不是保持阶段（指时间产生过程中仅保持记忆项目，时间任务完成后再完成记忆搜索任务），这一结果得到了后续很多研究的证明（Fortin，1999；Fortin，Champagne，&Poirier，2007；Fortin&Rousseau，1998；Fortin，Schweickert，Gaudreault，et al.，2010）。

但Fortin及其同事的研究存在一定的局限。首先，在刺激材料上，Fortin等以字母或数字作为记忆材料，发现记忆信息的保持不影响估计的时间，而其他研究发现，当记忆材料为音高、时距（Field&Groeger，2004），或者为抽象的图形（Bi，Yuan，&Huang，2013），记忆信息的保持延长了估计的时间。言语工作记忆仅是工作记忆的一种，除此之外，工作记忆还包括视觉、空间信息；以及听、嗅、味等多种记忆类型（Baddeley，2010；Baddeley，2012）。不同类型的记忆刺激具有不同的存储和保持机制，因此言语信息对时间估计的结果不一定能推广到其他记忆材料上。其次，国内的研究者（尹华站，李丹，黄希庭，2011；尹华站，黄希庭，李丹，苏琴，李波，2012）在时间任务中采用1-6秒的时距，操作编码阶段的记忆负荷，发现1-3秒的时间复制成绩不随记忆负荷的大小而变化，4-6秒的时距估计随着记忆负荷增大而缩短。这表明工作记忆信息保持对秒上的时距加工的影响具有选择性。以上分析说明，工作记忆信息保持与时间估计的关系与记忆刺激的类型以及由此涉及的加工过程、时距范围等因素有关（毕翠华，黄希庭，2012）。

已有研究者用产生法或复制法，探讨的是秒以上的时间范围内，工作记忆信息保持对时间估计的影响，工作记忆信息的保持能否影响毫秒范围内的时间知觉？Rammsayer和Ulrich（2005）采用记忆搜索和时间比较的双任务范式，发现当被试在时间判断过程中保持字母，时间判断的成绩不受记忆负荷的影响。Rammsayer和Ulrich（2011）发现词语的保持仅延长了时间判断的反应时间，但对知觉的时间无影响。这两项研究表明，工作记忆信息的保持也不影响毫秒范围的主观时间。但Rammsayer等要求被试在所有时间任务结束后再回忆信息，这类记忆任务涉及长时记忆的参与，很难确定短时间内的信息保持是否影响时间知觉。

本研究采用工作记忆中常用的变化觉察范式，该范式包括三个阶段：（1）记忆阶段，向被试呈现1个或多个视觉刺激（记忆项），并要求被试记住；（2）保持阶段，记忆项消失后，被试通过复述保持记忆项中的信息；（3）检测阶段，向被试呈现1个或多个视觉刺激（检测项），要求被试判断其与记忆项“相同”还是“不同”。该范式通过操作记忆项的个数、特征（记忆负荷）和保持时间，能够有效考察各阶段的心理加工特点。时间任务采用时间知觉研究领域中的两分法（time bisection task），以主观相等点和韦伯比率为指标，能够反映出被试对目标时间的低估或高估。

除了记忆负荷，本研究还操作了记忆信息的编码水平。本实验假设记忆材料消失后，记忆负荷起作用，那么ISI越短，记忆负荷对时间知觉的影响越大；随着ISI延长，记忆负荷的作用降低。

2 实验过程

2.1 被试

在校大学生24名（男生10名，女生14名），年龄在18-24岁，平均年龄21.9岁，视力或矫正视力正常，无色盲或色弱。实验后给予适量报酬。

2.2 仪器和材料

运用E-prime心理实验软件编写程序，呈现刺激的仪器为17英寸显示器，电脑屏幕的分辨率为1024×768像素，刷新频率为85Hz。被试距离电脑屏幕57cm，屏幕背景为黑色。记忆的材料为1-9个阿拉伯数字，每个数字的大小为1.2°×1.5°，颜色为白色，屏幕背景为黑色。低负荷任务是让被试记忆2个数字，2个数字出现在二维矩阵中的左中和右中位置；高负荷任务是让被试记忆4个数字，4个数字分别呈现在二维矩阵中的左上、右上、左下和右下位置（水平和垂直视角各为8°）。每种记忆负荷条件下，数字的值都是不同的，随机在9个数字中选择。各个数字出现的频率进行充分平衡。探测数字与记忆数字完全相同和稍有不同的比例各占50%，时间任务的图形为白色正方形，大小为3.5cm×3.5cm。

2.3 设计与程序

实验采用2（记忆负荷：2个、4个数字）×3（ISI：50ms，200ms，1500ms）×7（时距：400ms，600ms，800ms，1000ms，1200ms，1400ms，1600ms）的被试内设计。ISI指记忆刺激消化后到时间判断任务开始之间的时间间隔。

练习实验包括2个阶段。首先呈现400ms和1600ms的白色正方形，各呈现6次，让被试学习“短”和“长”的标准时间。然后进入第二个练习阶段，此阶段的任务与正式实验相同：首先呈现2个或4个数字，要求被试尽快记住它们。然后出现白色正方形，要求记住它呈现的时间，“？”出现时判断其与“短”的标准时间接近就按“1”键，与“长”的标准时间接近就按“3”键。最后完成记忆探测任务，如果探测刺激与开始记忆的数字完全相同，就按“z”键，如果稍有不同，就按“c键”。左手的中指和食指分别放在z、c键上，右手的食指和中指分别放在小键盘的“l”、“3”键上。”按键反应在被试间平衡。每个任务的反应之后都给予“正确”或“错误”的反馈。实验开始前告知被试在判断准确的前提下，尽快地作出反应。

练习的正确率达到80%以上方可进入正式实验。正式实验中，6种实验处理在每个时距下各重复8次，共336个trial（3×2×7×8），分为4个 block，每个block之前都要求被试重新熟悉“长”、“短”的标准时间，各呈现4次。处理水平的组合在被试内完全平衡，随机呈现。每个block之间自行休息1-2分钟，整个实验共需45分钟左右。以低负荷条件为例，实验流程见图1。

3 结果与分析

3.1 记忆任务的结果

正确率上，各种效应都不显著。反应时上，记忆负荷的主效应显著，F（1，23）=201.25，p<0.001，η²_p=0.90，低负荷和高负荷条件下再认的反应时分别为818.02±37.27ms，1043.23±45.06ms；其他作用不显著（p>0.05）。记忆负荷对正确率无影响，但影响了反应时间，记忆负荷越大，反应时越长。结果表明记忆负荷越大，记忆任务越难，记忆负荷的操作是有效的。

3.2 时间判断任务的结果

3.2.1 时间判断的主观相等点

与已有的数据选择标准一致，本研究只分析记忆任务中反应正确的trial，因为正确的反应能够确保被试有效地保持记忆信息。反应时数据中剔除3个标准差以外的极端数据。

使用Sigmaplot10.0和SPSS15.0分析数据。以时距为横坐标，以被试反应为“长”的比率为纵坐标，得到不同负荷和不同ISI条件下的梯度曲线（图2和图3），由图可知随着时距的不断增加，被试判断为“长”的比例不断增大。

主观相等点反应了知觉时间的准确性。用Sig-maplot10.0分别将每名被试的数据拟合成一条Sig.moid曲线，Sigmoid曲线中50%的点所对应的时距即为该被试的主观相等点（point of subjective simulta-neity，PSS）。计算每个被试的PSS，然后以每个被试在每种条件下的PSS作为分析的数据。两因素重复测量方差分析的结果表明，记忆负荷的主效应显著，F（1，23）=4.42，p<0.05，η²_p=0.16，低负荷比高负荷的主观相等点更短；ISI的主效应显著，F（2，46）=11.97，p<0.001，η²_p=0.34。对ISI进行事后比较，发现随着ISI的增加，主观相等点逐渐减小。记忆负荷和ISI的交互作用不显著，F（2，46）=1.28，p>0.05。

3.2.2 时间判断的韦伯比例

记忆负荷的主效应显著，F（1，23）=7.30，p<0.05，η²_p=0.24，低负荷比高负荷的韦伯比例更低；ISI的主效应不显著，F（2，46）=0.54，p>0.05；记忆负荷和ISI的交互作用不显著（F_s<1）。

3.2.3 时间判断的反应时

记忆负荷的主效应不显著，F（1，23）=1.30，P>0.05；ISI的主效应显著，F（2，46）=3.24，p<0.05，η²_p=0.13，事后比较发现，50ms和200ms，50ms和1500ms条件下的反应时差异显著，而200ms和1500ms之间的差异不显著。

4 讨论

被试在保持数字的过程中，完成时间判断任务，结果发现，记忆的数字越多，记忆负荷高，知觉到的时间越短，表现为主观相等点右移，反之，记忆的数字少，知觉到的时间长。并且，记忆负荷越低，韦伯比例越小，表明被试对时间的辨别力越强。

本研究发现记忆负荷能够影响时间知觉，表明工作记忆信息的保持干扰了时间知觉，这与已有的研究不一致（Rammsayer&Ulrich，2005；Rammsayer&Ulrich，2011）。不同研究的差异不可能是由记忆任务的难度造成的，因为已有的研究中记忆任务的正确率仅为80%（Rammsayer，et al.，2005）或50%（Rammsayer，et al.，2011）左右，本研究中，高记忆负荷的正确率已达96%，记忆任务更简单。分歧的原因可能与呈现时距的通道、记忆任务的操作有关。首先，Rammsayer等（2005，2011）以听觉呈现时距，本研究用视觉呈现时距，人们对短时间的听觉时间比视觉时间更准确（黄希庭，郑云，1993；Pen-ney，Gibbon，&Meck，2000；Penney&Tourret，2005；Stauffer，Haldemann，Troche，&Rammsayer，2012），听觉呈现的时间更容易捕获注意，相对视觉，受到额外刺激的影响较小。其次，Rammsayer等（2005）的工作记忆任务采用Steinberg系列短时记忆任务，数字以1个/800ms的速度相继呈现；而Rammsayer等研究（2011）中，实验结束后被试回忆记住的单词。这两项研究中，被试需要不断地复述，把信息从短时记忆转到长时记忆，长时记忆的参与可能降低了工作记忆在时间知觉中的作用。因此不同的记忆任务操作可能是造成本研究与已有研究的结果出现差异的原因。

本研究还发现，保持的时间越短（ISI越短），知觉到的时间短，导致主观相等点的右移，反应时也增加，说明知觉时间和反应决策是一致的。记忆负荷和ISI在主观相等点、韦伯比例和反应时上的交互作用都不显著，表明记忆负荷和ISI以独立的方式影响时间知觉。本研究中，实验后调查发现，79.2%的被试报告在看到数字的时候，出声读出来更容易记住。对数字的编码和保持占有语音环，只要语音环被占有，无论ISI的长短，记忆信息都影响时间知觉。说明当被试积极地加工言语信息时，语音环也参与时间加工（Franssen，Vandierendonck，&vanHiel，2006）。言语策略的使用可能是言语保持影响时间知觉的主要原因。

而ISI对时间知觉的影响可能与任务切换效应（task-switching）有关：前一个任务消耗了部分注意资源，当两个任务时间间隔短时，注意资源未来得及从前一个任务转移到第二个任务，进而干扰了第二个任务成绩（Koch，2005；Monsell，2003）。ISI越短，心理资源从记忆任务转移到时间任务越困难。导致时间任务的心理资源减少，而随着ISI增加，被试有足够的时间把记忆信息存储起来，进行时间判断任务时，能够集中精力完成计时任务，因此知觉到的时间长，反应时也短。

综合来看，无论ISI的长短，记忆信息都影响时间知觉，说明言语工作记忆任务和时间知觉共享工作记忆的语音环。而ISI对时间知觉的影响是由于中央执行功能在任务之间协调资源的不足，任务转化困难造成的。本研究说明记忆负荷和保持时间通过占有不同的工作记忆子成分，进而影响时间知觉。研究中也存在一定的局限，首先，没有发现记忆负荷和ISI的交互作用，可能是ISI的设定太少，今后可以增加ISI，继续探索言语工作记忆影响时间知觉的具体机制，并借助时间分辨率高的ERP技术进一步探讨言语信息的保持过程影响时间知觉的时间进程。其次，采用不同的研究方法，涉及到的加工过程不同，当采用时间信息加工的其他方法时，结论是否具有一致性，仍需要今后进一步探索。

5 结论

本研究采用双任务范式，发现言语工作记忆负荷和保持时间都会影响时间知觉，记忆负荷越大，保持时间越短，知觉到的时间越短，反应时更长。表明言语信息的保持能够影响时间知觉，言语工作记忆与时间加工共享工作记忆资源。