前瞻记忆的生理机制研究综述

陈幼贞

（福建师范大学 教育学院，福建 福州350007）

□心理学

前瞻记忆的生理机制研究综述

陈幼贞

（福建师范大学 教育学院，福建 福州350007）

从认知神经科学研究、神经心理学研究以及年老相关差异研究三个方面对前瞻记忆的生理机制研究进行综述。大部分研究表明，前瞻记忆的生理基础和前额叶以及丘脑、颞叶的功能有关。文章还对今后研究方向做了展望。

前瞻记忆；生理机制；认知神经科学；神经心理学

前瞻记忆（prospective memory，PM），是指对在未来某一时刻或某一场合要完成某项或某些活动的记忆。日常生活中的记忆失败有50%-70%属于前瞻记忆的失败，前瞻记忆的失败有时会严重影响人们的生活和发展。正因为其对人们正常活动功能的维持起着重要作用，近年来前瞻记忆已成为一个新的研究热点。但前瞻记忆的生理机制研究尚处于婴儿期，可喜的是，最近用不同的方法对前瞻记忆的生理基础进行考察的研究日益增多。大部分研究表明，前瞻记忆的生理基础和前额叶以及丘脑、颞叶的功能有关，前额叶是前瞻成分(prospective component)的生理基础，在前瞻记忆任务中主要负责意向维持、目标监测，丘脑、颞叶是回溯成分(retrospective component)的生理基础，在前瞻记忆任务中主要负责对意向内容的提取。

一 认知神经科学研究

（一）前瞻成分的神经机制

现有研究证实，额叶皮层与前瞻记忆特别是前瞻成分的认知机制紧密相关[1，2]。电生理学证据表明，前额叶参与了前瞻记忆的加工，West等[3]通过对前瞻记忆和回溯记忆的事件相关电位的对比研究表明，前瞻记忆中意向维持阶段出现了双侧额极的激活。神经影像学研究对额叶的具体部位在前瞻记忆中的作用的定位较为精确，例如，Einstein等[4]的fMRI研究表明，对PM目标的监测依赖于内侧额叶后部的激活。Burgess[5]等人采用PET技术对前瞻记忆的脑神经机制进行研究，让被试执行四种不同的前瞻记忆任务，即用四种不同的实验材料（图形、数字、单词等），每种实验材料包含三种条件：控制条件，预期条件和执行条件。控制条件只有背景任务，没有前瞻记忆任务；预期条件是告知被试在背景任务中包含一定的前瞻记忆任务，当看到PM目标时要做出某种反应，但实际上预期的PM目标却始终没有出现；执行条件是告知被试需要完成背景任务和前瞻记忆任务，PM目标实际出现的比例大约为20%。PET数据表明，相对于控制条件，四种实验材料的预期条件和执行条件在PM目标未出现时都激活了双侧额极布洛德曼10区，相应的在右侧前额叶的局部脑血流（rCBF）出现了下降。所以Burgess认为布洛德曼10区、右侧前额叶、顶叶后部区域和意向的保持或线索监测有关。

上述研究证明，前额叶区域参与前瞻成分的认知过程，但关于前额叶的不同部位的作用有一些不同的研究结果，有待于进一步研究。

（二）回溯成分的神经机制

Burgess等的两项PET研究都发现，当被试执行前瞻记忆任务时，丘脑被明显激活，表明丘脑和意向的实现有关。同样，Oka等[6]的fMRI研究也表明，丘脑参与了前瞻记忆的提取，在较长前瞻记忆任务条件下双侧丘脑出现了激活，且在高目标频率(target frequencies)的前瞻记忆条件下的激活远强于低目标频率的条件下的激活。这表明丘脑在前瞻记忆中由当前进行的活动适时地转换为目的行为的过程中起着重要的作用。Simons等人[7]采用脑成像技术，对前瞻记忆的两种成分是否具有共同的生理基础进行考察，把目标识别和意向提取的认知需求水平作为自变量进行操纵，目标识别条件把意向提取的认知需求水平最小化，把目标识别的认知需求水平增大，而意向提取条件把目标识别的认知需求水平最小化，把意向提取的认知需求水平增大，从而实现了对目标识别和意向提取在一定程度上的分离。结果显示目标识别和意向提取条件下行为数据有差异，但两者在前额叶皮质（BA 10）有明显相同的血液动力学改变模式，Simons等人推测虽然目标识别和意向提取可能行为上独立，但他们至少在前额皮层有一些共同的神经基础。另外两个研究从某种程度上验证了这一点。Einstein等[8]的fMRI研究表明，前瞻记忆执行的调整过程更多地依赖于前额叶的外侧。Burgess[9]的PET研究也表明，在执行前瞻记忆时，双侧额极的局部血流量增加，但布洛德曼10区的内侧和外侧在前瞻记忆中的作用是不同的，内侧抑制目的行为的产生，而外侧则促进目的行为的产生。

二 神经心理学研究

神经心理学的大量实验研究表明, 额部的损伤对前瞻记忆有很大的影响，因为额叶的执行功能是前瞻记忆完成的关键[10]。对阿尔兹海默氏症(Alzheimer’s disease,AD)、帕金森氏症(Parkinson’s disease, PD)、精神分裂症(schizophrenia)、脑卒中（stroke） 患者，闭合性脑损伤（closed-head injury）患者的研究表明，这些额叶损伤患者都存在不同程度的前瞻记忆障碍。

（一）AD患者的研究

50%的AD患者最初的症状都是记忆缺失，特别是前瞻记忆，对于痴呆症的早期发现非常敏感，可以作为临床上的最早探测手段。一项研究对46个AD患者在失忆诊断前3年的前瞻记忆成绩和回溯记忆成绩与正常人的比较表明，临床前AD患者在前瞻记忆和回溯记忆方面都有缺陷。但前瞻记忆比回溯记忆更能独立地对AD作出预测[11]。

（二）PD患者的研究

由于执行功能的损伤，PD患者对于要求适应新环境、自我发动的认知过程或自我监控的情况表现较差，因此在前瞻记忆任务上表现较差。Katai等人[12]对患病平均5.5年、无其他神经疾病历史的帕金森氏门诊病人与正常人在前瞻记忆上的表现进行对比，结果表明，帕金森氏病人在事件性前瞻记忆上得分显著低于正常人。而且，有研究[13]表明晚期病人比初期病人的前瞻记忆有更大的缺陷，说明这些缺陷随着疾病的加重而增加。有研究[14]考察了PD病人进行事件性前瞻记忆任务的意向形成，意向维持，意向启动，和意向执行四个不同的阶段的表现，结果表明，PD病人的意向形成阶段受损，并表现出意向启动受损的倾向。相反，即使需要执行的意向复杂，意向的回溯记忆也没有受损。

（三）精神分裂症病人的研究

首个对精神分裂症病人和正常人的前瞻记忆表现差异的研究中[15]，采用三种测量前额叶功能的神经心理测验和三种前瞻记忆任务（时间性、事件性、活动性前瞻记忆）对慢性精神分裂症病人前瞻记忆能力进行研究。背景任务为一般知识性的三选一题目，三种前瞻记忆任务为：时间性任务要求被试每五分钟用对讲机告诉研究助理他的累计正确分数，被试按空格键可以随时查看时间。事件性任务要求被试每看到一般性知识问题中出现单词“警察”就通过对讲机告诉研究助理，共出现五次。活动性前瞻记忆任务中，一般性知识任务分成5分钟一段，每段结束电脑屏幕变得一片空白，要求被试按空格键使电脑恢复并告知研究助理。结果表明，虽然精神分裂症病人能够理解和记住三种前瞻记忆任务的细节，但是他们的成绩都显著差于正常人。这一发现表明，精神分裂症病人有一定的前瞻记忆缺陷，可能主要是因为不能认出线索和在适当的时机执行意向行为。在时间性前瞻记忆上的差异更显著，可能是由于时间性前瞻记忆更依赖前额叶，而精神分裂症病人的前额皮层病变造成的，结果支持了前额叶在前瞻记忆加工过程中的重要作用。郭纬和杨治良[16]对精神分裂症病人的研究结果也验证了以往研究。

（四）脑损伤病人研究

神经心理学研究者对两个脑损伤病人进行前瞻记忆训练[17]，证明了前瞻成分和回溯成分的神经机制可能是分离的。病人Y.O.，内侧颞叶（medial temporal lobe）双侧受损，病人T.K.，基底前脑（basal forebrain）和右内侧额叶（right medial frontal lobe）受损，两个病人都有严重的顺行性遗忘（anterograde amnesic）症状和正常的IQ。训练前，对他们的一般记忆和前瞻记忆能力进行测试。训练要求病人记住五种简单的日常行为和执行的时间，然后当把时钟拨到该时间时让他们回忆行为内容。训练一周一次持续3个月，训练结束后再做同样的记忆测试。结果表明Y.O.的记忆成绩在整个训练过程中逐步提高，而T.K.没有明显的提高。更详细的分析发现，Y.O.的记忆成绩中回忆时间好于回忆内容，而T.K.回忆内容好于回忆时间。而且，最后的记忆测试结果表明Y.O.的前瞻记忆成绩的改善在于记得去记（前瞻成分），T.K.的提高在于记得内容（回溯成分）。说明基底前脑和右内侧额叶是前瞻成分的基础，内侧颞叶是回溯成分的生理基础，结果为前瞻成分和回溯成分具有独立的神经基础提供了证据。

三 年龄相关差异的生理机制研究

最近的行为和电生理学研究表明，前瞻记忆的年老相关差异是由于支持前瞻记忆编码和目标识别的神经基础的年龄差异造成的。具体反映在老年人较不易察觉PM目标，目标-意向的编码似乎较年轻人效率低，对线索的正确反应下降错误反应增加。以往研究表明，前瞻成分年老相关的下降大于回溯成分，即使任务中的线索和意向数量相对较大时也是如此[18]。

前瞻记忆年老化的研究证实老化效应的出现很可能是由额叶执行功能的差异造成的[19]。Kliegel等人对40名老年人、40名年轻人的前瞻记忆和执行功能的关系进行考察，结果表明，前瞻记忆的年龄差异主要取决于执行功能的年龄相关的个体差异。而且，执行功能可以不同程度预测前瞻记忆成绩。一项神经心理学研究对老年人前额叶功能、内侧颞叶功能进行评估，并让被试执行实验室的事件性前瞻记忆任务[20]。结果表明，前额叶功能较好的被试比功能较差的被试表现出更好的前瞻记忆，内侧颞叶功能对前瞻记忆则没有显著影响。而且，年龄差异只在高度复杂的前瞻记忆任务条件下显现出来，可能是由于随着任务难度的加大，要求中央执行系统参与的程度更大，老年人可供分配的注意资源比年轻人少，因而出现年老化效应。此外，年轻人的前瞻记忆成绩也随着任务难度的增加而下降。所以，Kliegel等人认为，额叶的执行功能与前瞻记忆有关。王丽娟[21]对3-5岁之间的学前儿童和青少年前瞻记忆的发展研究表明，年龄效应的存在与执行功能的成熟与完善密切相关，由于年幼被试相对于年长被试抑制背景任务的能力和在两种任务间转换注意的能力较差，因而在前瞻记忆的加工过程中成绩较差。

电生理学研究验证了前额叶调节的神经系统的效率下降导致老年人前瞻记忆失败的假设。ERP研究表明，N300与线索觉察有关，而老年人N300的波幅较年轻人小，而且前额叶的慢波也相对减弱[22]，说明由前额叶支持的对意向的精细编码随年龄增长而衰弱了。而且，老年人颞叶及顶叶区域的前瞻正波的波幅比年轻人大，可能反映了纹状皮质以外的区域（extra striate cortex）的神经活动，说明老年人对意向进行编码时倾向于依赖加工水平较浅的知觉加工，而年轻人倾向于依赖精加工[23]。此外，脑功能成像研究表明，老年人前额叶出现明显的老化现象，而且前额叶相对于其他脑区神经元数量减少和皮层萎缩更快[24]。

上述研究证明前额叶在前瞻记忆加工中起着核心作用，主要涉及前瞻成分，同时丘脑、内侧颞叶是回溯成分的主要生理基础，前额叶的部分区域也参与了回溯成分。此外，一些研究表明，前瞻记忆还与其他的一些脑区有关。如den Ouden等[25]的研究发现，右顶叶、楔前叶、扣带前回和扣带后回亦与前瞻记忆有关。但一些研究结果存在一定的差异，有待于进一步研究。

五 研究展望

有关前瞻记忆神经机制的研究可能为痴呆的早期诊断提供帮助和信息。但目前前瞻记忆生理机制的研究都是以事件性前瞻记忆为研究对象，关于时间性前瞻记忆的生理机制的研究严重缺乏，主要是由于技术问题较难开展。时间性前瞻记忆与事件性前瞻记忆的不同之处主要在于，它是在完全没有外显提示的情况下自我激发执行意向的，对前额叶的依赖程度可能是不一样的。今后应加强对时间性前瞻记忆的生理机制的研究，以促进对前瞻记忆的生理机制的进一步了解。

此外，以往研究往往简化回溯成分，从而保证如果前瞻记忆任务没有执行不是由于回溯成分的影响，因此把问题限制在主要是与前瞻成分有关的变量上。然而，前瞻成分和回溯成分是前瞻记忆的两个不可分割的成分，回溯成分不能被轻易忽略和简化。因此，今后应加强对复杂的前瞻记忆（即回溯成分认知需求较高）的研究，以丰富前瞻记忆的研究体系。此外，对于前瞻成分和回溯成分是如何相互作用的，人们知之甚少，这种认识的缺乏将是未来关注前瞻成分及二者之间的交互作用的研究的动力。

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A Review on Researches of Physiological Mechanisms Underlying Prospective Memory

CHEN You－zhen
（Department of Psychology,Fujian Normal University,Fuzhou,Fujian 350007,China）

This article reviews researches of physiological mechanisms underlying prospective memory from studies of cognitive neuroscience and neuropsychology as well as age-related differences.Most studies show that physiological mechanisms underlying prospective memory are related to frontal lobe,thalamus and temporal lobe. The article also does research on the future prospects.

prospective memory;physiological mechanisms;cognitive neuroscience;neuropsychology

B844

A

1674-3652（2010）01-0095-05

2009-11-26

陈幼贞（1977- ），女，福建漳州人，福建师范大学教育学院心理学系讲师，博士，主要从事发展心理学研究。

[责任编辑：阿 力]