工作记忆在时间和空间心理联结中的调节作用

毕翠华　黄希庭

摘要：探讨时间的空间表征是否受到工作记忆的调节。实验将时间比较任务和工作记忆中的延迟匹配范式相结合。结果发现，记忆匹配条件下，刺激的空间位置不影响时间判断，而记忆不匹配条件下，当左侧刺激呈现的时间短，右侧刺激呈现的时间长时。时间判断的反应时更短。结果表明，时间的空间表征具有灵活性，受到工作记忆的调节。

关键词：工作记忆，心理时间线，数量理论，调节作用。

1.前言

时间具有空间表征的特点。时间表征本质上是一种视空表征。很多研究发现时间知觉受到空间注意的影响（Frassinetti，Magnani，&Oliveri，2009；Vicario，Caltagirone，&Oliveri，2007）。Vicarioa等（2007）采用操作视动刺激的技术操作空间注意，要求被试判断中央呈现的目标时距比标准时距更长还是更短，发现相比基线条件，OKS偏向左侧导致时距的低估，OKS偏向右侧引起时距的高估。时间表征也受到空间注意线索的影响，Vicario等（2008）操纵标准刺激（SI）和比较刺激（S2）的呈现位置：S1出现在左侧，S2出现在右侧；S1和S2均出现在中央位置；Sl出现在有侧，S2出现在左侧。结果发现，被试低估左侧空间的时距，高估右侧空间的时距。Ishihara，KeUer，Rossetti和Prinz（2008）将时间和空间联结的现象称为空间一时间反应编码联合效应，即人们对时间的表征是一条自左向右的心理时间线：短时距与左侧空间相连。长时距与右侧空间相连。

空间一时间表征的方向性得到很多研究的证实（Ishihara，Keller，Rossetti，&Prinz，2008；Santiago，Lupiotez，P6rez，&Funes，2007；Vallesi，Binns，&Shanice，2008）。但近几年研究者不断发现这一表征特点具有可变性。例如垂直方向的启动范式可以激活被试对时间的垂直表征（吴念阳，徐凝婷，&张琰。2007），这表明时间的空间表征受到文化背景、启动类型等因素的影响。那么时间与空间在表征上的联结是否受到高级认知功能的控制。有研究发现，工作记忆能够调节SNARC效应。例如，Vail Dii，ck和Fias（2011）首先要求被试按顺序记忆5个相继呈现的数字，在随后的2500ms的时间间隔内对其进行复述和保持，然后完成数字奇偶判断任务，此任务中仅对记忆中出现的数字进行反应。最后对记忆成绩进行检测，即要求被试在5个系列集中选择记忆过的数字集。结果发现，奇偶判断任务中，只有当数字在工作记忆中出现过，被试对该数字的判断才受到空间位置的影响，即左手对小数反应更快，右手对大数反应更快。该研究表明数字大小和空间位置之间的关系受到工作记忆的影响指出，时间、空间和数字数量等不同维度间存在共同的心理表征，由动作将不同的计量信息联系在一起：时间、空间和数量信息存在共同的神经加工机制（Walsh，2003）。既然工作记忆能影响数量系统中数字和空间的内在联结，它是否也能改变数字和时间，空间和时间之间的关系？

Bi，Liu，Yuan和Huang（2014）采用工作记忆和时间比較相结合的双范式探讨了时间一数量在心理表征上的联结是否受到工作记忆的调节。时间任务采用比较法，工作记忆采用延迟样本匹配范式，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”。该范式能有效地考察记忆信息的保持阶段对视知觉的影响（毕翠华，黄希庭。2015；Bi，Yuart，&Huang，2013；Pan&Luo，2012）。在Bi等（2014）的研究中，首先要求被试记忆一个数字（记忆阶段）；在每个trial的最后出现探测数字。要求被试判断两个数字是否相同（检测阶段）；在保持阶段，被试完成SI-S2时间比较任务。时间任务中的某个数字与记忆数字相同（记忆匹配）或都不同（记忆不匹配），时间任务中的数字与其呈现时间一致（小数呈现的时间短或大数呈现的时间长）或不一致（小数呈现的时间长或大数呈现的时间短）。结果发现，记忆匹配条件下，时间一数字的一致性效应消失。而记忆不匹配条件下。一致条件下的正确率高，反应时更短。这表明时间和数字在心理表征上的联结具有灵活性。受到工作记忆任务的调节。

在此基础上，本研究进一步探讨工作记忆对空间和时间关系的调节作用。采用的范式与已有研究相同（Bi，Liu，Yuan，&Huang，2014）。被试在时间判断任务中需要保持记忆内容。假设工作记忆起作用。对内容的保持将削弱甚至消除刺激的空间位置对时间判断的影响，使得记忆匹配条件下。时间判断不受空间因素的干扰。如果工作记忆不起作用，不管记忆内容与时间任务中的刺激是否匹配。时间判断将只受空间位置的影响。即左侧刺激呈现的时间短，或右侧刺激呈现的时间长，被试的反应时更短。

2.方法

2.1被试

24名大学生参加本次实验，14名女生。10名男生，年龄范围在19-25岁之间。所有被试均报告视力或矫正视力正常，无色盲或色弱，右利手，实验后给予适量报酬。

2.2仪器和材料

实验程序采用E-ladme编制。计算机的屏幕大小为17英寸显示器。屏幕分辨率为1024x768 pixels，刷新率为85Hz。记忆任务中的图形为正方形，边长为3.5cmx3.5cm，记忆的颜色为红、绿、黄、蓝、青五种颜色。时间任务中的图形为圆形，直径为3cmx3cm。记忆匹配条件下，某一个圆形的颜色与正方形相同，记忆不匹配条件下。圆形与正方形的颜色不同。屏幕背景为黑色。被试距离电脑屏幕约57 cm。时距包括三对：500/600ma，600/720ms。700/840ms，短时距和长时距的比例为1/1.2。

2.3实验设计与程序

实验采用2（记忆匹配项：有或无）×2（空间一时间：一致、不一致）的两因素被试内设计。

记忆刺激出现在屏幕中央。时间任务中的刺激出现在屏幕的左侧或右侧。左右之间的水平距离为6°。时距和空间共组成2种实验条件：左侧-短时距/右侧-长时距（一致条件）。右侧-短时距/左侧-长时距（不一致条件）。

实验过程见图1。首先呈现800mg的注视点，然后在屏幕中央出现一个1000ms的刺激（记忆项），间隔450 mss的空屏后，屏幕的两侧相继呈现2个图形，被试的任务是记住各自呈现的时间。并在“？”出现时作出哪个更长/更短的反应。第二个时距比第一个时距更短按“1”键，更长按“3”键，右手的食指和中指分别放在小数字键盘的“1”键和“3”键。最后屏幕中央出现一个探测图形。此时被试判断该图形与记忆项是否相同，记忆探测刺激前的“再认”起提示作用。如果探测项和记忆项完全相同按“Z”键，稍有不同按“C”键。左手的中指和食指分别放在“Z”键和“C”键上。按键反应在被试问平衡。

记忆匹配条件下。时间任务中一个刺激的颜色与记忆项的颜色相同，相应的另一个刺激与记忆项不同；记忆不匹配条件下，两个刺激的颜色都与记忆项不同。记忆匹配和记忆不匹配各占一半。匹配刺激出现在左侧和右侧的比例各占50%：匹配刺激先出现和后出现的顺序，匹配刺激先短后长、先长后短的顺序均在被试内充分平衡。探测项与记忆项相同和不同的比例各为50%。Trial之间的时间间隔为1000ms。

每个被试接受4种处理水平的组合，练习任务中对时间判断和工作记忆的结果进行反馈。当正确率达到80%以上，被试方可进行正式实验。正式实验包括4个blocks，每个block包含64个trials，共256个trials。blocks之间有1-2分钟的休息时间。

3.结果与分析

3.1记忆任务的结果

在正确率上。对记忆任务进行2（记忆匹配：有和无）×2（探测刺激：相同和不同）的两因素重复测量方差分析。结果发现。记忆匹配的主效应显著，F（1，23）=26.01，p<0.001，np2=0.53。记忆匹配条件下的准确率比记忆不匹配条件下的准确率更高（0.95±0.01 vs，0.90+0.01）。探测刺激的主效应显著，F（1，23）=15.89，p<0.01，np2=0.41，两者的交互作用显著。本研究重点关注记忆匹配的作用，探测刺激仅是考察记忆的效果，因此并未对交互作用做深入分析。

在反应时上，记忆匹配、探测刺激的主效应以及两者的交互作用均不显著，Fs<1。

3.2时间判断的正确率

为了考察工作记忆内容的保持对时间知觉的影响，仅分析记忆正确的试次中时间判断的正确率和反应时。剔除反应时间在3个标准差以外的数据，这与已有研究分析标准一致（Fortin&Breton，1995；Bi et al，2014）。对时间判断的正确率进行2（匹配项：有或无）×2（空间-时间：一致、不一致）的两因素重复测量方差分析，结果表明记忆匹配的主效应不显著，F（1，23）=2.00，p>0.05，记忆匹配和记忆不匹配的正确率分别为0.70和0.68：一致性的主效应不显著，Fs<1，p>0.05，两者的交互作用不显著，p>0.05。

3.3时间判断的反应时

结果发现，记忆匹配的主效不显著，F（1，23）=1.12，p>0.05，空间一时间的主效应不显著，F（1，23）=3.12，p>0.05。但是记忆匹配和空间一时间的交互作用显著，F（1，23）=6.59，p<0.05，np2=0.23。简单效应分析表明，记忆匹配条件下，一致与不一致条件下的差异不显著（905.73±51.20ma v8，896.79±51.59ms）；记忆不匹配条件下，一致条件下的反应时显著小于不一致条件（854.81±48.19ms v8，906.30±52.47ms）。见图2。

4.讨论

本研究发现。记忆匹配条件下。刺激的空间位置不影响时间判断的反应时，记忆不匹配条件下。短时距条件下，刺激呈现在屏幕的左侧；长时距条件下，刺激呈現在屏幕的右侧，被试的反应时更短。

记忆不匹配条件的结果与已有研究一致，较短的时间与空间中的左侧相联系。较长的时间与空间中的右侧相联系，因此空间位置和时距长短一致时，被试的反应更快。表明空间和时间存在反应编码联合效应（Frassinetti et al。2009；Vallesi etal，2008；Vallesi，McIntosh，&Stuss，2009；Vicarioa et al，2007；Vicario et al，2008），这一结果支持了数量理论（Walsh，2003）。事实上，刺激的呈现位置与时间判断任务是无关的，但是具体的空间概念影响了抽象的时间判断，表明时间和空间存在内在的心理联结。

但是，时间-空间在心理表征上的联结也受到工作记忆的调节。当时间任务中的刺激与工作记忆内容匹配时，对记忆项的保持消除了空间位置对时间判断的影响。只有当时间任务中的刺激与记忆内容无关时，时间判断才受到空间位置的影响。从记忆任务的成绩来看，记忆匹配条件下的准确性显著高于记忆不匹配条件，在反应时上无差异。反映了被试对记忆匹配刺激具有更好的保持效果。究其原因，可能是在信息保持阶段，当保持在记忆中的信息与时间任务中的刺激匹配时。被试可能对该刺激投入了更多的注意并进行复述。因此回忆的效果更好。在工作记忆和视知觉的研究中。Soto等（2005）在每个trial的开始首先要求被试记忆一个刺激，最后再进行记忆探测。在信息保持阶段。被试完成视觉搜索任务。其中某个刺激与记忆内容在特征维度上匹配。发现匹配条件下。被试对目标刺激的反应时更快，正确率更高。这可能是工作记忆内容引起的注意定向造成的：积极地保持某个客体或刺激，能够吸引被试的注意转移到与该刺激相关的任务。很多研究也证明，当目标刺激的某一属性与记忆项匹配时，记忆内容对视觉搜索的促进作用更大（Soto，Heinke，Humphreys。&Blanco，2005；Soto，Hurnphreys，&Heinke，2006；Soto，Wridesworth，Bahrami-Balani，&Humphreys，2010；Downing，2000）。本研究中。在时间判断中。当时间任务中的刺激与记忆内容匹配时。匹配信息以自上而下的方式引导视觉注意。使得注意指向与记忆内容匹配的非时间属性（例如颜色）。忽视了刺激的空间位置，因此记忆匹配条件下，空间位置对时间判断的影响消失。而记忆不匹配条件下。时间任务中的刺激与记忆内容无关。记忆内容并未自动化地捕获注意。此时空间和时间的心理表征联结自动激活，即在心理联结上，左侧对应短时距。右侧对应长时距，结果表现为一致条件下的反应时更短。不一致条件下的反应时更长。工作记忆对时间一空间心理联结的调节作用与已有研究一致（Bi et al，2014），这表明记忆内容的保持改变了数量、空间和时间的自动化联结。

需要指出的是。工作记忆的调节作用也与记忆材料的性质，记忆项与时间任务中刺激的匹配程度（颜色匹配、形状匹配或者两个刺激完全相同）有关。当记忆内容为阿拉伯数字时。时间任务中的刺激与记忆项完全相同，记忆匹配缩短了时间判断的正确率（Bi et al，2014）；而当记忆内容为规则图形的颜色时。记忆匹配仅改变了时间判断的反应时间。但无论是正确率还是反应时成绩下降，仅从行为结果上很难判断工作记忆的调节作用发生在早期的知觉阶段还是仅影响了决策反应，今后还需要借助高时间分辨率的ERP技术深入分析具体的影响阶段。

5.结论

时间表征沿着自左向右的空间方向进行表征，这种表征特点具有一定的自动性，但也受到高级认知控制功能例如工作记忆的调节。这表明。时间表征的空间特性具有灵活性，受到工作记忆的调节。