孤独症谱系障碍个体工作记忆干预的研究进展

赵万兴，吴燕楠，郑董雯，马伟娜

(杭州师范大学经亨颐教育学院，浙江 杭州 311121)

0 引言

工作记忆(work memory, WM)是用于临时储存和处理信息的记忆系统，与个体的日常生活密切相关，是学习、推理和问题解决的核心[1].Baddeley[2]认为工作记忆由语音环路(phonological loop)、视空画板(visual-spatial sketchpad)、中央执行系统(central executive)和情景缓冲器(episodic buffer)4个部分组成，其中语音环路和视空画板分别负责言语工作记忆和空间工作记忆的加工.

美国《精神疾病诊断与统计手册(第五版)》(diagnostic and statistical manual of mental disorders 5th, DSM-V)将孤独症谱系障碍(autism spectrum disorder,ASD)的核心特征概括为社交沟通障碍、狭隘兴趣和重复刻板行为.在解释ASD的异常行为时，通常会涉及到心理理论缺陷、执行功能缺陷以及弱中央统合理论[3].工作记忆作为执行功能的重要部分，也引起了研究者们的广泛关注.

研究表明，ASD个体的空间工作记忆和言语工作记忆均有不同程度的损伤[4-5]，从而对其正常学习造成不利的影响.Calhoun等[6]发现患有睡眠障碍的ASD个体的工作记忆缺陷与其学习障碍有着显著的关联.Vogan等[7]则发现普通儿童组和ASD组工作记忆的神经激活模式有显著差异：在正常发展组中，用于工作记忆的区域(包括背侧额叶、内侧额叶及顶叶上部脑区)的激活随着任务难度的增加而增加，与默认模式网络相关区域的激活则减少；而ASD个体没有使用这种认知处理系统，他们在负荷任务中几乎没有额叶和顶叶区域的激活.这表明ASD个体可能无法管理不断增加的语言信息，使得他们在连续的对话中存在困难，并损害他们的社会交往能力.同样地，Ma等[8]也发现工作记忆差的ASD儿童，其说谎和圆谎能力更差.因此，对ASD个体工作记忆的干预是缓解相关困难和提高个体社会交往水平的重点.

ASD工作记忆的缺陷还表现为工作记忆发展的延迟.正常儿童的工作记忆随着年龄的增长而改善，在青春期达到高峰，然后在成年期下降[9].ASD个体有相似的发展轨迹，但工作记忆的高峰出现在成年早期，而不是青春期[10].这种发展的延迟暗示我们，或许可以通过训练促进ASD个体工作记忆的发展.有研究表明，工作记忆训练确实能提高个体尤其是非正常被试的工作记忆水平[11-12].如何通过训练提升ASD个体的工作记忆能力已成为一个值得讨论的话题.对于正常人群的工作记忆训练，研究者已经有了相当深入的探索[1,11,13].在特殊人群如多动障碍患者[14-15]、智力障碍患者[16-17]中，工作记忆训练也有了一定的成果.但对于ASD个体工作记忆训练的相关研究仍然较少.因此，本研究旨在讨论ASD个体工作记忆训练方法及影响其训练效果的因素，并分析目前研究的局限性，以为未来的研究提供一定的借鉴.

1 不同干预方法对ASD的效果

1.1 基于中央执行功能的训练方法

基于中央执行功能的工作记忆训练通常涉及工作记忆的记忆广度、转化、刷新和抑制[18]，对应的训练任务为工作记忆广度任务、N-back任务、活动记忆任务和Go-NoGo任务.典型的工作记忆训练任务要求被试不断地在他们的工作记忆能力极限下工作，旨在诱导其神经系统的可塑性[18].基于中央执行功能的工作记忆训练在其他类型被试的研究中已得到了广泛的应用.张秋月等[19]则采用N-back任务对ASD个体进行了工作记忆训练.在该研究中实验组和对照组均接受常规的培智康复等训练，实验组额外接受为期12周(每周5次，30 min/d)的一对一工作记忆训练.实验结束后实验组和对照组在工作记忆上均没有显著的提升.

中央执行功能的训练方法也可以使用计算机程序进行衍生，通过计算机程序，可以给被试标准化的指导，更好地调整训练难度并且能同时联合多个任务以增强训练效果.Cogmed是应用最为广泛的工作记忆训练程序[20]，包含13种听觉、视觉、空间和组合练习，被试在每次训练课程中需完成8种任务.研究已经证明患有ASD并发智力障碍的个体可以成功地参加计算机化认知训练干预，但可能需要额外的几周时间来完成训练[21].Roording-Ragetlie等[22]使用Cogmed程序对两组ASD个体进行了为期8周的训练，结果显示带有指导的低强度Cogmed工作记忆训练能够显著改善ASD个体的工作记忆状况.Weckstein等[23]则缩短了训练周期，对15名ASD个体使用相同的程序进行了4周的训练，除2名被试外，其余被试均有不同程度的提升.De Vries等[24]对121名ASD个体用Prins开发的Braingame Brian程序进行了训练.该程序基于Cogmed的训练任务，包含工作记忆、抑制功能及认知灵活性训练，并添加了更多的游戏元素以增强动机并加强训练效果.结果显示接受了难度适应训练的实验组在工作记忆和认知灵活性上均有所提升，但与接受低难度训练的对照组相比，并没有显著差异，或许有其他因素影响了训练效果.

1.2 元认知策略训练

元认知是个体对认知的认知，包括个体对自我认知活动的计划、监控和调节.监控策略与计划策略均在工作记忆中起到重要的作用[25-26].Jones等[27]对正常儿童的研究发现，与仅接受Cogmed训练的儿童相比，同时接受Cogmed训练和元认知训练的儿童改善更为明显.

为了使训练更容易被ASD个体接受，Kerns等[28]使用了一种游戏性治疗的训练程序Caribbean Quest，将工作记忆训练任务转化为游戏.在游戏中孩子需要学会5个自我调节的步骤(确定问题，确定问题的原因，选择和实施记忆策略，评估策略的结果，通过赞扬、鼓励或少量奖励来庆祝成功)，并且使用记忆策略来提高表现，以完成某项特定任务.在常规工作记忆训练的同时，实验助手在游戏中给被试提供一对一的支持，鼓励和引导他们完成困难的任务，帮助他们监控自己的表现和元认知策略的使用.这种干预不是“标准化的”，因为实验助手会根据每个个体的最佳表现水平提供支持.随着干预时间的延长，助手提供的支持水平会逐渐降低，被试学会了自我监控，自发地使用策略，并更少地寻求支持.经过训练，被试工作记忆和注意力有了显著的改善.此外，在阅读流利性的学业测量上表现出显著的提升，这表明与训练相关的注意力和工作记忆的提高转移到了课堂表现上.

1.3 行为干预

以应用行为分析(applied behavior analysis, ABA)为代表的行为干预是目前ASD的常规治疗方法之一，用以帮助ASD个体习得社会技能和改善异常行为.以往的研究发现参加ABA治疗的ASD个体在智商和适应性行为方面的表现通常优于接受其他治疗或常规治疗的个体[29].智商是一个庞大且复杂的概念，但我们可以从ASD个体智商的提高上看到行为干预改善ASD个体工作记忆的希望.

行为干预很少涉及认知或者记忆领域，因为行为与认知似乎是一组相互排斥的概念.Baltruschat等[30]则认为从行为学的角度来看任何与环境互动的过程中进行的活动都可以被认为是一种行为，因此，内部发生的“认知”活动和外部发生的行为活动并没有本质上的区别，它们可以以同样的方式获得或者进行干预.他们采用正强化法(包括基线、正强化、维持、泛化4个阶段)对3名ASD被试的工作记忆能力进行了行为干预，结果显示3名被试的工作记忆能力均有所提高，停止强化后也没有显示出下降的趋势，并泛化到了之前未使用过的新刺激上，这表明行为干预确实能够提高孤独症个体的工作记忆能力.

1.4 运动干预

通常认为适度的运动能使人的思维更加敏捷，记忆更加清晰.研究证明这种现象确实存在[31]，短时运动提高了个体的唤醒水平，或者运动促进了乙酰胆碱和多巴胺的分泌，从而促进记忆的改善.而长期的运动与大脑的可塑性有关，例如，散步可有效增加部分脑区的灰质皮质厚度[32]，并且这种影响随着干预时间的延长而增加[33].运动同样能使负责记忆的双侧额顶网络相关脑区发生变化[34]，因此我们推测，运动干预能够增强个体的工作记忆，并且这种改善会持续发生.

朱瑜等[35]对36名ASD个体进行了为期20周的适应性球类运动干预训练，发现被试的视觉工作记忆得到了显著的改善.Hilton等[36]则采用Makoto arena任务(被试需要快速用球击中一个特定的目标)对ASD个体进行训练，同样发现个体在运动训练后工作记忆、抑制、认知灵活性得到提高.Wang等[37]对ASD个体进行了12周的迷你篮球训练，也发现训练组的工作记忆显著提升.鉴于以往的研究显示协调运动对认知功能的益处更大，需要协调肢体动作和步态等的球类运动可能是较为合适的干预选择.

1.5 经颅磁刺激

经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation, TMS)是一种非入侵性的大脑刺激技术，所采用的设备能够产生高强度的短暂磁脉冲，将线圈放在被试的头部时，线圈产生的磁场会受到脑外组织的轻微衰减，并且能够产生足以使轴突去极化并激活皮层神经网络的电场[38].随着该技术的发展，出现了连续的、可调节的重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation, rTMs)技术，高频rTMS刺激对大脑皮层起兴奋性作用，低频rTMS刺激对大脑皮层起抑制作用.rTMS被广泛地应用于抑郁、焦虑、精神分裂、帕金森病等精神疾病的治疗与康复[38]，同样也是诊断和治疗ASD的一种有效方法[39].

背外侧前额叶(dorsolateral prefrontal cortex, DLPFC)在工作记忆中起着重要作用[40]，使用高频rTMS刺激DLPFC能够改善工作记忆、处理速度和认知灵活性指标，这在健康被试和重度抑郁等精神疾病患者中都得到了验证[41-42].Ameis等[43]使用20 Hz的高频rTMS对青少年及成年ASD个体进行了干预，5周后被试的空间工作记忆显著提高.目前使用TMS提高ASD个体工作记忆的研究仍然较少，采用什么样的刺激强度能取得最好的效果，刺激DLPFC以外与工作记忆相关的其他脑区能否得到同样的效果等问题仍需要进一步研究.

2 影响ASD个体工作记忆能力干预效果的因素

过去大多数对ASD个体工作记忆的干预研究取得了令人满意的效果，但仍有一部分研究没有达到预期.值得注意的是，由于被试较难获取以及实验成本等原因，大多数干预研究采用了小样本研究，甚至个案研究.De Vries等[24]的干预是少有采用大样本的研究，然而其结果显示接受干预的个体虽在工作记忆上有所改善，但接受难度适应训练的实验组与接受低难度训练的对照组相比并没有显著的差异.因此，在推广训练效果时我们应该谨慎考虑，分析什么因素导致训练效果的差异是其中十分重要的一步.

2.1 基线水平不同

正如前文所说，ASD普遍存在工作记忆的缺陷，但ASD之间在工作记忆的受损程度上可能存在极大的个体差异，将ASD分为高功能孤独症(high-functioning autism,HFA)和低功能孤独症(low-functioning autism,LFA)正是在一定程度上反映了这种差异.这种个体差异对干预效果的影响目前主要有两种观点：一种是补偿理论，认为干预主要使基线水平较低的个体得到改善；另一种是差距扩大理论，认为干预增大了个体的水平差异即基线水平较高的个体会在干预中得到更多的进步[44].这两种观点均获得了实证研究的支持.Jaeggi等[45]报告流体智力水平较高的被试在接受N-back工作记忆训练之后并没有获得相比于其他人更多的流体智力水平的提升，这与补偿理论相一致.相反，朱祖德等[46]同样使用N-back进行训练，发现基线水平调节了工作记忆训练对流体智力水平的迁移效果，基线水平较高的个体在工作记忆训练后效果更大.Wiemers等[47]发现前测时的工作记忆和流体智力都与训练的改善量呈显著正相关.目前关于基线水平与训练效果间的关系并没有统一的结论，仍需要进一步的研究.

2.2 动机的作用

动机能够增强个体的工作记忆表现，并且这种增强并不在知觉、编码、维持、检索等过程中起作用，而是在中央控制阶段[48].Szatkowska等[49]通过功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)研究了动机增强个体工作记忆表现的机制，发现右侧眶额叶和左侧背外侧前额叶之间通路的连接强度在高低动机两个条件下表现出显著的变化，这种变化或许是动机影响言语工作记忆功能的神经机制.在工作记忆训练上，被试的高低动机同样会影响训练的效果，并进一步影响训练的迁移[50].Baltruschat等[30]在设计实验时也考虑了动机的影响，并通过设置不进行强化的维持阶段避免了这种干扰.

然而，临床个体耐受性差,在缺乏投入训练的状态时对精神疾病患者进行干预,更需要考察动机的影响[51].研究者们意识到了这个问题，并逐渐在干预过程中添加游戏元素或者使用游戏性干预.Boendermaker等[52]已经证明加入游戏元素能显著延长正常被试的训练时间.我们期望这也能够让ASD个体在训练时更快进入训练状态，完成度更高.同时，运动干预与传统的训练方法相比更能激发ASD个体尤其是ASD儿童的兴趣，这或许是运动干预报告了更多积极训练效果的原因之一.

2.3 其他可能的影响因素

如果工作记忆的提升是由干预带来的，那么干预次数越多或者强度越大，是否能够带来更多的提升？这个效应似乎并不稳定，一些研究者发现了这个效应[53]，但也有研究者发现这个效应在ASD个体身上并不存在[54].

此外，带领ASD个体完成干预任务并不是一件容易的事，在干预之前往往需要与ASD个体建立起良好的关系，其难易程度则与ASD个体自闭特征的严重程度有关.同时，作为良好关系代表的父母对干预任务的态度会影响ASD个体的态度.这些因素都可能影响最终的训练效果，需要进一步的实证研究.

3 总结与展望

工作记忆的干预效果在正常群体中已经得到了反复的验证，并在其他带有工作记忆缺陷的病患身上有了一定的应用，但关于ASD个体的工作记忆干预研究仍然较少.目前的研究已经证明了ASD个体的工作记忆能够通过多种方法进行干预从而得到提升.但在对ASD个体进行工作记忆干预时需注意该群体独有的可能影响干预效果的因素，例如基线水平和动机水平.现有的研究丰富了学界对ASD个体工作记忆问题的认识，为ASD个体工作记忆干预的可能性提供了可靠的证据，但仍有一部分问题等待未来研究者们的深入探索.

3.1 注重工作记忆干预对其他能力的迁移作用

迁移效应作为干预效果的重要指标，同样也是研究者们关心的话题，例如单独训练工作记忆的某一成分是否会影响工作记忆的其他成分，这在ASD的相关研究中较少涉及.Hilton等[36]对高特质焦虑被试和亚抑郁被试使用N-back进行训练，发现训练效果能迁移至工作记忆容量，但相似的效应能否在ASD个体身上重现仍不可知.更重要的是，我们对ASD个体的工作记忆进行干预时并不仅仅希望被试的工作记忆得到提升，更希望能够影响其生活的其他方面，从而提高ASD个体的生活能力.Weckstein等[23]通过Cogmed对ASD个体进行了工作记忆训练，大部分被试在训练结束后社交互动能力得到了提升.但我们仍缺乏工作记忆干预能提升ASD个体其他能力的证据，未来的研究可以在此方向上进一步探索.例如：工作记忆产生于注意力过程、知觉运动系统和长期记忆之间的复杂相互作用，而ASD个体中存在注意力缺陷的情况并不少见，工作记忆干预是否能够改善ASD个体的注意能力；作为社交互动的一种，ASD个体的说谎能力能否通过工作记忆干预得到提升；背外侧前额叶是心理理论和工作记忆共同的重要脑区，对工作记忆进行干预能否提高ASD个体的心理理论能力；等等.

3.2 深入研究工作记忆干预对大脑可塑性的影响

工作记忆训练对大脑可塑性的影响主要表现在功能的可塑性、结构的可塑性及多巴胺的变化上[20].Thompson等[55]的研究表明工作记忆训练会使执行控制网络和背侧注意网络内部及两者之间的功能连接显著增强，并且这种增强与工作记忆的改善程度正相关.Liu等[56]则认为没有证据表明对注意缺陷多动障碍(attention deficit and hyperactivity disorder, ADHD)个体的工作记忆训练改变了其神经激活模式.已经有大量的研究表明工作记忆训练的确影响大脑的活动，但目前并未有研究探索工作记忆训练对ASD个体神经方面的影响.ASD个体是与正常被试一样具有大脑的可塑性还是和ADHD个体一样只能产生行为上的进步，ASD个体额叶普遍存在的损伤情况是否会阻碍工作记忆干预的效果及大脑可塑性，这些都是值得探讨的话题.

3.3 探索联合治疗的可能性

联合治疗是结合至少两项不同干预方式的综合干预，以期望得到更高的干预效果.刘井华[57]的研究证明TMS联合心理干预治疗抑郁症患者的效果要显著高于单纯使用TMS进行干预.依据行为学观点对工作记忆进行干预并不是否认生理学和神经学的贡献[30]，神经学揭示个体与环境互动的神经机制，行为主义揭示个体与环境互动的行为表现，这两者的联合可能是值得尝试的方向.在轻度认知障碍患者的治疗上，有氧运动与认知训练的结合干预对患者整体认知功能的改善比单一方案更加有效[32].运动干预与经典工作记忆训练相结合或许同样能提高对ASD个体的工作记忆干预效果.但联合治疗也意味着对实施干预的人员提出了更高的要求，同时，联合治疗对干预效果有多大的提升还未得知，哪些干预方式相互结合能得到最好的效果也仍需要探索.此外，联合治疗意味着ASD个体需参与的干预增多，个体能否坚持更多的干预，干预增多是否会导致个体的疲倦从而削弱干预效果，这些问题都需要进一步的研究.

3.4 覆盖更全面的ASD人群

现有ASD个体工作记忆干预研究大多以儿童为被试，这或许是因为延续了以往正常被试研究的取样方法.正常被试的工作记忆高峰出现较早，儿童被试可能会有更好的干预效果，但ASD个体的工作记忆高峰出现在成年早期[10]，因此，有必要扩大被试的年龄范围.此外，ASD的发病率存在明显的性别差异，男性患者要显著多于女性，这可能是以往研究以男性ASD被试为主的原因之一.但性别同样是工作记忆的一个重要影响因素，尤其是在高负荷条件下[58]，ASD个体的低工作能力可能会使他们更早地达到高负荷状态，因此只研究男性ASD被试，或许会错过一些发现.