视知觉压力在基本心理能力老化中的作用*

毛晓飞 彭华茂

1 问题提出

Schaie在著名的西雅图追踪研究中, 选取了 5项基本心理能力作为考察成年人认知功能变化的指标(Schaie, 1994), 分别是归纳推理能力(inductive reasoning)、空间定向能力(spatial orientation)、数字能力(number skill)、语义能力(verbal ability)和词汇流畅能力(word fluency)。大量研究发现, 人的认知能力随增龄下降, 到老年期则普遍衰退(Anstey,Horswill, Wood, & Hatherly, 2012; Drag & Bieliauskas, 2010; Gerstorf, Ram, Lindenberger, & Smith,2013; Nilsson, Sternäng, Rönnlund, & Nyberg, 2009;Raz & Lindenberger, 2011; Salthouse, 2009, 2010;Tun, Williams, Small, & Hafte, 2012)。为了解释认知老化的机制, 研究者先后提出了4种理论：工作记忆理论(Craik & Byrs, 1982)、加工速度理论(Salthouse, 1985)、抑制理论(Hasher, Stoltzfus, Zacks, &Rypma,1991)和感觉功能理论(Lindenberger &Baltes, 1994)。那么, 究竟何种加工资源在认知老化中起基础作用？探讨这一问题, 不仅利于理解认知能力老化的机制, 还能为认知功能老化的诊断和干预提供依据。

大量横断研究发现感觉功能和认知能力高相关, 可预测认知能力的老化(Lin, Ferrucci, et al.,2011; Lin, 2011; Lin, Metter, et al., 2011; Stewart &Wingfield, 2009; Weatherbee, Gamaldo, & Allaire,2009; Wood et al., 2005)。Lindenberger和 Baltes(1994)测量了156名老年人的视敏度、听敏度和智力(加工速度、推理能力、记忆、知识和流畅性), 通过回归分析发现视、听敏度可以解释老年人93.1%的智力年龄相关变异, 即感觉功能可以解释认知功能大部分的年龄相关变异。申继亮、王大华、彭华茂和唐丹(2003)发现除加工抑制难以进入模型外,其他 3种加工资源(感觉功能、加工速度和工作记忆)对基本心理能力的影响呈层级关系, 而感觉功能则处于层级关系中的最底层, 起着最基础的作用：感觉功能既在年龄和基本心理能力之间起中介作用, 同时也是年龄和加工速度、工作记忆之间的中介变量。Clay等人(2009)得到类似结果, 控制视觉(视敏度、视觉对比敏感度)的影响后, 842名老年人的年龄和记忆广度、年龄和流体智力之间的相关均不再显著, 视觉功能是老年人记忆广度、流体智力的中介变量, 证实视觉功能衰退在认知能力老化中起关键作用, 视觉功能好的老年人, 其流体智力保存得更好。此外, Humes, Busey, Craig和Kewley-Port (2012)通过严格的心理物理学方法测量245名18～87岁被试的视、听觉和触觉, 使用韦氏智力测验(第三版)中的 15个分测验测查了被试的认知能力, 通过主成分因素分析抽取出感觉功能、认知能力两个因子, 进行相关分析发现年龄、感觉功能和认知能力相互之间存在显著的中度甚至高相关; 控制感觉功能之后, 年龄和认知能力的相关下降为0,提示感觉功能是年龄和认知能力的中介变量。一些纵向研究也支持这一结论(Elyashiv, Shabtai, &Belkin, 2014; Ghisletta & Lindenberger, 2005; Rott,1995)。Rott (1995)分析Bonn老化研究中156名被试的 12年追踪数据, 发现视觉受损程度和视觉相关认知任务之间显著正相关, 听觉受损严重者记忆力成绩差。使用结构方程模型对柏林老化研究中的516名老年人追踪4年的数据进行分析, 发现视觉功能(远、近距离视敏度)和认知能力(知觉速度、词汇知识)密切相关, 是随增龄动态相关的(Ghisletta& Lindenberger, 2005)。Elyashiv 等(2014)对 2716名 53～102岁的老年人的视敏度和痴呆程度进行了10年的追踪, 发现视敏度和痴呆程度显著负相关;控制年龄、教育水平、性别等因素后结果不变, 即视敏度越差, 认知测验得分越低。

那么, 为何感觉功能与认知能力会呈高相关？Baltes和Lindenberger基于柏林老化研究提出共因说(the common-cause hypothesis)：感觉功能和认知能力是共变的关系, 存在一个共同的因素影响着它们, 而共同因素反映的是中枢神经系统机能的退化,会对整个认知系统产生广泛的影响(Lindenberger &Baltes, 1994; Baltes & Lindenberger, 1997)。他们认为, 感觉功能作为神经生理结构的指标, 对认知功能而言是基础性的, 对所有的认知能力老化都有较强的中介作用, 感觉功能与认知功能所表现出的密切相关是由于第三变量(共同因素)导致的。一些横断研究通过因子分析或结构方程模型发现, 存在一个共同因子, 但这个共同因子不能解释感觉功能和认知功能的所有年龄相关变异(Salthouse, Hancock,Meinz, & Hambrick, 1996; Anstey, Luszcz, & Sanchez,2001)。而 Anstey, Hofer和 Luszcz (2003a, 2003b)等对追踪数据的分析则对感觉功能与认知功能的共变关系产生了质疑。因此, 是否存在共因仍然存疑。

仔细分析不难发现共因说没有对认知老化的原因给出实质性的解释, 只是把感觉功能和认知能力的关系往神经系统层面推进了一步。共因说还隐含一个假设：感觉功能和认知能力相互独立, 二者是共变关系、难以截然分开, 但在实际操作中却难以找到任务可将两者分离。信息降格说(the information-degradation hypothesis)则从资源分配的角度阐述了感觉功能影响认知加工年龄差异的心理机制,认为感觉功能老化一方面使得认知加工系统难以获得良好的刺激信息, 另一方面必须牺牲有限的认知资源以获得良好的信息, 感觉通道和认知加工争夺有限的资源造成了老年人认知成绩下降(Schneider& Pichora-Fuller, 2000)。

Schneider, Pichora-Fuller (2000)提出“知觉压力(perceptual stress)”范式, 在需要被试反应的刺激上施加噪音, 通过变化刺激和噪音的信号强度(信噪比)产生不同知觉压力, 考察被试的听觉任务成绩。和无噪音的自然状态相比, 如果认知成绩的年龄差异减小、甚至消失, 则推论该差异由感觉功能系统的衰退所致, 可证实信息降格说。

Schneider等进行了系列听觉实验室研究, 证实视觉衰退是导致认知功能年龄差异的原因, 支持信息降格说。他们采取不同方法加速言语听力材料(即快速播放), 考察听觉功能衰退在老年人言语理解老化中的作用, 当使用的加速方法在两组被试听力上造成的损伤均最小时, 年轻人和老年人任务成绩所受影响相同, 而使用其他加速方法时, 老年人的单词识别成绩下降显著多于年轻人, 证明听觉衰退、而非认知老化导致了老年人在加速条件下的快速言语理解成绩出现老化, 支持信息降格假说(Schneider, Daneman, & Murphy, 2005)。

也有研究考查听觉信息输入水平(听知觉压力水平)与工作记忆广度的关系, 通过实验手段让老年、年轻被试处于相同听知觉压力水平, 考察工作记忆广度测验成绩年龄差异的变化, 结果表明在相同的听觉压力水平下测验成绩的年龄差异不再显著(Pichora-Fuller, Schneider, & Daneman, 1995); 使用类似的方法发现当听知觉压力水平相同时, 对话记忆(Schneider, Daneman, Murphy, & See, 2000)、联想记忆(Murphy, Craik, Li, & Schneider, 2000)等都不再出现年龄差异。分析发现 Schneider等人的研究只设置一个听觉压力水平, 这能一定程度上证实听觉功能衰退在认知老化中的作用, 但要严密的证实信息降格说, 还需更多的研究证据：是否随着感觉功能衰退的逐渐恶化, 占用的资源越来越多, 认知成绩的年龄差异会逐渐缩小？若通过设置不同的知觉压力水平, 并观测到认知成绩年龄差异随知觉压力水平的提高而缩小, 则可严格的证明信息降格说。

Schneider等还考察了视觉功能对抑制老化的影响。Ben-David, Schneider (2009a)对关于视觉和抑制老化的文献进行元分析发现, 对颜色的感知觉能力是年龄和 stroop效应(常用于反映抑制能力的高低)的中介变量, 颜色的知觉能力老化能解释stroop效应的随龄改变。为了证明元分析中的结论,Ben-David, Schneider (2009b)选取88名年轻人, 通过操纵stroop测验材料的颜色饱和度在年轻人中模拟老年人的颜色视觉老化特征, 要求年轻人在不同的颜色饱和度的条件下完成Stroop测验, 以此考察视觉功能衰退在Stroop效应老化中的作用。研究结果表明, 通过操控颜色饱和度可以在年轻人中模拟出视觉功能老化, 年轻人表现出与老年人相似的成绩：Stroop效应增大, 由此他们认为颜色知觉的衰退可能导致了stroop效应的老化。但是, Ben-David和 Schneider的研究只选取了年轻被试而未设置老年组, 其结果只能说明老年人颜色感知能力的下降是其Stroop效应更大的原因之一。如果排除了颜色加工这一因素, Stroop效应是否还存在年龄差异？只有让老年人和年轻人在识别颜色饱和度程度相同的情况下考察stroop效应量的年龄差异, 才能证明抑制能力是否真正衰退以及在多大程度上衰退。

综上可知, Schneider等的研究基本以听觉为切入点, 视觉衰退对认知功能老化的影响还需要更多证据; 是否视觉系统占用的资源越多, 认知加工效率越低, 认知成绩的年龄差异是否随着视觉功能的恶化而逐渐变小; Schneider等的视觉衰退对Stroop测验成绩老化影响的研究缺少年龄对照组, 不能说明视觉衰退对认知功能年龄差异的影响, 同时Stroop测验测查的是抑制能力, 它在认知老化领域中被认为是比较基础的认知资源, 在更为复杂的计算、空间定向、推理等能力中, 视觉功能老化是否有同样重要的作用？基于以上三点, 本研究试图通过设置不同的视知觉压力水平, 考察基本心理能力的年龄差异, 以期发现当视知觉压力相同时, 认知成绩的年龄差异不显著, 且随着视知觉压力的不断变大, 年龄差异逐渐变小的研究结果, 从而进一步验证和补充信息降格说。

本研究沿用知觉压力的概念, 从操纵视知觉压力(visual perceptual stress)的角度考察视觉功能衰退在基本心理能力老化中的作用。通过实验手段控制视知觉输入, 以个体在视觉噪音条件下正确识别信号刺激的百分率表示视知觉压力的高低, 正确识别百分率越高说明视知觉压力越低(彭华茂, 2005;高悦, 2013)。实验要求年轻人、老年人在相同视知觉压力水平和无噪音条件下接受基本心理能力测验, 相比于无噪音的自然状态下, 认知成绩的年龄差异减小甚至消失才能支持信息降格说, 且随着视知觉压力的增大, 成绩的年龄差异逐渐缩小。而相同视知觉压力是指被试在噪音条件下, 老年人和年轻人识别出实验材料的正确率相同, 他们的视觉信息输入水平、能看清楚的程度一样。本研究设置3个视知觉压力水平：以 60%、80%和 100%的正确识别率分别代表高、中、低视知觉压力水平。

综上所述, 本研究拟通过操纵个体的视觉信息输入水平, 考察视觉功能衰退对基本心理能力老化的作用。根据信息降格假说, 我们预计, 在完成基本心理能力认知任务时, 老年人和青年人在无噪音水平下是存在显著性的年龄差异的, 而一旦控制了视知觉压力水平, 年龄差异减少甚至没有, 且随着视知觉压力条件的提高, 成绩年龄差异逐渐缩小。

2 研究方法

2.1 被试

招募被试64名, 其中年轻组 33人(女19), 年龄18～28岁, 平均22.24岁; 老年组31人(女21), 年龄62～87岁, 平均71.10岁。被试进入实验室后完成人口信息调查(年龄、受教育年限、自评健康水平等), 具体信息见表 1。两组被试的受教育水平(t(62) = 2.82, p < 0.05)和自评健康水平(t(62) = ‒3.33,p = 0.001)差异均显著, 因此后续分析将两个变量作为协变量控制。

表1 被试基本信息

2.2 实验设计

研究采用2(年龄：年轻组、老年组) × 4(视知觉压力：低、中、高压力、无噪音)的混合设计。前者为被试间因素, 后者为被试内因素。

2.3 测量工具

2.3.1 视知觉压力的生成

在计算机(屏幕分辨率为 1024×768)的白色屏幕中央随机呈现1个0～9的黑色数字, 以高斯噪音(Gaussian noise)覆盖, 如图1所示。被试眼睛距屏幕60 cm判断上面的数字并按相应键。被试正确识别信号刺激的百分率表示其知觉压力水平, 百分率越高说明知觉压力越低。本研究生成知觉压力的具体方法如下：背景亮度(Lav)恒定, 数字亮度(Ltar)恒定, 变化噪音亮度, 后二者的亮度对比即为信号/噪音强度比(信噪比, SNR)。信噪比值越大, 知觉压力越小, 数字越清楚。数字与背景的对比度 c =(Lav‒Ltar)/Lav %恒定不变; 噪音区与背景对比度Cn = {Σ[(Li‒Lav) /Lav]2/n}, Li 是噪音区每一像素的亮度, n为像素点数; 信噪比SNR = log (c/Cn)(Speranza, Daneman, & Schneider, 2000; 彭华茂,2005)。

图1 覆盖噪声和不覆盖噪声的刺激材料

各被试在相同知觉压力水平下所对应的信噪比不同, 在正式实验前都需要通过恒定刺激法测量。具体如下：经预实验选出5到7个刺激, 最大强度者被感觉到的可能性应≧95%, 最小强度者被感觉到的可能性应≦5%; 每种刺激随机呈现50到200次, 求出各刺激引起某种反应(有、无或大、小)的次数, 再根据刺激出现次数来确定被试的视觉识别阈限(郭秀艳, 2004), 从而得到达到不同正确识别率所需的信噪比。

首先, 我们确定阈限测量中的最小和最大信噪比, 被试在最小信噪比下几乎每次都不能正确识别数字, 在最大信噪比下则几乎每次都能正确识别数字。招募 10名大学生进行预实验以确定实验软件需要的初步内置参数, 要求其评定覆盖不同水平噪声的刺激材料(数字), 以确定最大与最小信噪比标准, 明暗对比下数字的信噪比范围在‒8.2～‒6.9(实验软件内置参数)之间。然后, 在此范围中选择5个相等距离(噪音覆盖面积)信噪比, 共同组成 7组不同信噪比刺激呈现给每名被试, 每组刺激呈现 30次, 共 210次, 随机呈现, 要求被试辨别并按相应数字键。根据被试在7种信噪比下的数字识别正确率,利用 Probit函数计算每名被试达到 60%、80%、100%正确识别率各自所需的信噪比, 再将信噪比值输入实验软件产生实验材料(彭华茂, 2005; 彭华茂, 王大华, 2012)。

信噪比值是产生视知觉压力的关键, 噪音越大,视知觉压力也就越大。研究发现, 不论是年轻组还是老年组,在高压力水平下, 被试的实验材料上所覆盖的噪音多于中压力水平, 而中压力水平又多于低压力水平。可知在压力条件下, 两组被试的信噪比值都随着压力水平的提高而变小, 呈下降趋势,见图2。

图2 信噪比和视知觉压力水平的关系

由于语义能力和词汇流畅能力的测量依靠口头呈现、报告, 难以施加视觉噪音, 故本研究只考察视知觉压力水平对空间定向能力、数字能力和归纳推理能力三项基本心理能力老化的影响, 具体试探任务参照前人研究(申继亮等, 2003; 高悦, 彭华茂, 文静, 王大华, 2011)。

2.3.2 空间定向能力

使用心理旋转测验测量空间定向能力。

以数字 4及其镜像分别在 8个角度(分别为正0°、正 60°、正 120°、正 180°、负 0°、负 60°、负120°和负 180°)旋转后得到的图像作为刺激材料(共16种材料)。每一材料呈现4次, 共64次。计算机随机呈现刺激, 被试需既快又准地判断刺激是正写4还是反写4并做相应按键反应。正式测验前有5次练习; 记录被试反应的正确率及反应时, 平均正确反应时越短, 表明空间定向能力越好。

2.3.3 数字能力

使用加减运算测验测量数字能力。

测试题由连加、连减或加减混合运算组成, 涉及0～9中的一位数, 最终答案也是一位数。正式测验前有3次练习任务, 练习题目不出现在正式测试中。记录被试1分钟内的正确题目数, 对1题记1分, 得分越高表明数字能力越强。

2.3.4 归纳推理能力

使用图形推理测验测量归纳推理能力。

要求被试找出已知成对图形的规律, 并从5个备选图形中选出与目标图形构成符合规律的图形。被试先练习3次, 待明白任务规则之后开始正式测验。计算机随机呈现图形推理的题目, 被试确定答案后按键反应。记录2 min内被试完成的正确题目数。对1题记1分, 得分越高表明归纳推理能力越好。

2.4 实验程序

被试进入实验室后填写基本信息, 并自评健康状况。正式实验时, 被试先完成视知觉压力测查,然后完成无噪音和有噪音的 3项基本心理能力测验。实验按空间定向能力、数字能力、归纳推理能力顺序进行; 每项测验中, 被试均接受 3种噪音条件和无噪音条件, 4种条件随机呈现。

3 研究结果

3.1 空间定向能力

两组被试分别在不同视知觉压力水平下接受心理旋转测试, 结果见表2、图3。

表2 不同噪音条件下心理旋转能力成绩(ms)

图 3 年轻组和老年组在不同知觉压力水平下的心理旋转测验成绩(ms)

独立样本t检验(df = 62)表明, 在高压力水平下老年人正确率只有0.54, 显著小于年轻人(p < 0.01)。由于高压力水平下两组被试正确率存在显著差异,其反应时可能不能进行比较, 为此我们进行了两次方差分析。

第一次方差分析纳入高压力水平下的成绩, 以受教育、自评健康水平为协变量做2×4的两因素重复测量方差分析, 受教育水平[F(1,60) = 0.30, p >0.05, 偏η= 0.005]、自评健康水平[F(1,60) = 0.71,p > 0.05, 偏η= 0.012]对结果影响均不显著; 年龄主效应不显著, F(1,60) = 1.41, p > 0.05, 偏 η=0.023; 视知觉压力水平主效应显著; F(3,180) =4.89, p < 0.01, 偏η= 0.075; 年龄与视知觉压力两因素交互作用显著, F(3,180) = 4.76, p < 0.01, 偏η=0.073。对两组被试成绩进行简单效应分析发现, 高压力水平年轻人的平均正确反应时显著比老年组长, F(1,60) = 5.02, p < 0.05, 偏 η= 0.077; 其他压力水平下的年龄差异不显著[中压力水平：F(1,60) =0.01, p > 0.05, 偏η= 0.0002; 低压力水平：F(1,60) =0.41, p > 0.05, 偏η= 0.007; 无噪音：F(1,60) =0.25, p > 0.05, 偏 η= 0.004]。

第二次方差分析不纳入高压力水平下的成绩,以受教育水平、自评健康水平为协变量做2×3两因素重复测量方差分析, 受教育水平[F(1,60) = 0.13,p > 0.05, 偏η= 0.002]、自评健康水平[F(1,60) =2.08, p > 0.05, 偏η= 0.034]对结果影响均不显著;年龄主效应不显著, F(1,60) = 0.27, p > 0.05, 偏η=0.000; 视知觉压力水平主效应不显著, F(2,120) =0.24, p > 0.05, 偏η= 0.004; 年龄与视知觉压力两因素交互作用不显著, F(2,120) = 0.41, p > 0.05, 偏η= 0.007; 表明中、低压力水平和无噪音条件下的心理旋转反应时不存在显著的年龄差异。

3.2 数字能力

两组被试分别在不同视知觉压力水平下接受数字能力测试, 结果见表3、图4。

以受教育、自评健康水平为协变量做2×4两因素重复测量方差分析, 受教育水平[F(1,55) = 1.91,p > 0.05, 偏η= 0.033]、自评健康水平[F(1,55) =0.18, p > 0.05, 偏η= 0.003]对结果影响均不显著;年龄主效应显著, F(1,55) = 124.52, p < 0.001, 偏η=0.694; 视知觉压力水平主效应显著, F(3,165) =3.08, p < 0.05, 偏η= 0.053; 年龄与视知觉压力两因素交互作用显著, F(3,165) = 42.65, p < 0.001, 偏η= 0.437。对在不同压力水平下两组被试的成绩进行简单效应分析发现, 高压力水平未出现显著年龄差异, F(1,55) = 0.99, p > 0.05, 偏η= 0.018; 而中压力水平[F(1,55) = 20.28, p < 0.001, 偏 η= 0.27]、低压力水平[F(1,55) = 13.58, p < 0.01, 偏η= 0.20]和无噪音条件[F(1,55) = 210.95, p < 0.001, 偏η=0.79]下, 年轻组的成绩都显著优于老年组。施加噪音后被试的成绩低于无噪音条件, 且在高、中、低压力水平和无噪音条件下两组成绩之差分别为0.47、3.73、4.86、14.73, 即数字能力的年龄差异随压力水平增高而减小。

表3 不同条件下加减运算测验得分

图4 年轻组、老年组数字能力成绩

3.3 归纳推理能力

两组被试分别在不同视知觉压力水平下接受图形推理测验, 结果见表4、图5。

表4 不同条件下图形推理测验得分

图5 年轻组、老年组图形推理测验成绩

以受教育、自评健康水平为协变量做2×4两因素重复测量方差分析。受教育水平[F(1,46) = 4.52, p >0.05, 偏η= 0.09]、自评健康水平[F(1,46) = 0.33, p >0.05, 偏 η= 0.007]对结果影响均不显著; 年龄主效应显著, F(1,46) = 69.44, p < 0.001, 偏η= 0.602;视知觉压力水平主效应不显著, F(3,138) = 0.58, p >0.05, 偏η= 0.012; 年龄与视知觉压力两因素交互作用显著, F(3,138) = 4.05, p < 0.01, 偏η= 0.081。对在不同压力水平下两组被试的成绩进行简单效应分析发现, 高压力水平下差异不显著, F(1,46) =3.61, p > 0.05, 偏η= 0.073; 其他3个水平差异都显著, 年轻人成绩均好于老年人, 结果分别为中压力水平：F(1,46) = 36.40, p < 0.001, 偏 η= 0.44, 低压力水平：F(1,46) = 53.23, p < 0.001, 偏 η= 0.54, 无噪音水平：F(1,46) = 28.05, p < 0.001, 偏η= 0.38。在高、中、低压力水平和无噪音条件下, 两组成绩之差为1.67、3.80、4.50、3.69, 即归纳推理测验成绩的年龄差异随压力水平增高大致呈逐渐减小的趋势。

4 讨论

数据结果表明, 在数字能力和归纳推理能力测验中, 年轻组和老年组成绩的年龄差异随着视知觉压力的逐渐变大而逐渐缩小, 在高视知觉压力条件下年龄差异消失。而在空间定向能力中, 高视知觉压力条件下, 老年人成绩好于年轻人; 在低、中压力条件和无噪音条件下被试成绩的均不存在显著的年龄差异。

4.1 视知觉压力在基本心理能力老化中的作用

当老年、年轻组处于相同的视知觉压力条件下,数字能力成绩的年龄差异都低于无噪音条件, 虽然在低、中视知觉压力水平下测验成绩的年龄差异均未完全消失, 但高压力水平时年龄差异消失了, 且随着视知觉压力水平的逐渐增大, 年龄差异逐渐缩小。归纳推理能力的成绩也存在类似结果。

高视知觉压力水平下数字能力和归纳推理能力的结果符合研究假设, 支持信息降格说。这与前人在听觉层面的研究结果类似：让年轻人和老年人处于相同听觉条件下, 发现工作记忆广度(Pichora-Fuller et al., 1995)、对话记忆(Schneider et al.,2000)、联想记忆(Murphy et al., 2000)等都不再出现年龄差异, 支持信息降格说。

本研究中, 知觉压力实际上是通过调节实验材料与噪音的明暗对比来实现的,因此被试在噪音条件下识别实验材料的能力实质上也体现了被试对比敏感度的高低。所谓对比敏感度(contrast sensitivity)是指个体区分明亮强度差异的能力(彭华茂, 2005)。Wood等人(Wood et al., 2009; Wood et al., 2010)给被试带上特殊的滤镜模拟白内障造成视觉对比敏感度的损伤, 发现无论是对老年人还是年轻人, 操纵视觉对比敏感度的下降均导致了认知表现(加工速度、执行功能和抑制功能)的下降。这也佐证了本研究的结果。

在这2项测验中, 低、中视知觉压力水平下两组测验成绩的年龄差异没有消失, 而是随着压力水平的增大年龄差异逐渐变小, 这可以从认知资源分配的角度进行解释(Wood et al., 2010; 高悦, 2013)。Wood等认为给老年人带上能使视觉变差的滤镜,使得视觉通道需要占用更多的认知资源以获得良好的感觉信息, 能用于认知加工的资源随之减少,因而老年人的认知表现相比无滤镜条件下变得更差。高悦(2013)考察了认知负荷如何影响视知觉压力在抑制老化中的作用, 发现在无噪音的自然条件下(视知觉压力不等), 高、低认知负荷下的 Stroop效应量的年龄差异均无显著差异; 而在有噪音条件下(视知觉压力相等), 低认知负荷时, Stroop效应量没有显著年龄差异, 高认知负荷时, Stroop效应量的年龄差异显著, 老年人的Stroop效应量大于年轻人。为什么在相同的知觉压力下, 不同的认知负荷会对 Stroop效应的年龄差异有不同的影响？这可能是由于低认知负荷耗费的认知资源较少, 在感觉信息输入相等的情况下(相同视知觉压力条件), 老年人可用于后续认知加工的资源和年轻人相近, 因而Stroop效应的年龄差异很小。高认知负荷耗费的认知资源总量多, 即使感觉信息输入相等, 老年人剩余能用于认知加工的资源不足, 而年轻人尚有余力应对, 因此Stroop效应的年龄差异显著。

综上所述, 本研究可以对信息降格假说进行一些补充。视觉功能的老化是通过认知资源总量对认知老化起作用的。首先, 个体的认知资源可分为两部分：一部分用于感觉加工(外界信息的输入), 一部分用于认知加工, 二者是此消彼长的关系。感觉加工占用较多资源时, 认知加工可用资源减少。反之亦然。第二, 老化使年轻人认知资源总量高于老年人。第三, 年轻人较好的视觉功能可使其感觉加工消耗较少的资源。基于以上三点, 在低、中视知觉压力条件下, 两组被试能看清实验材料, 视觉层面耗费的资源较少, 虽然年轻人和老年人处于相同视知觉压力条件, 但由于认知资源总量多, 年轻人可用于认知加工的资源仍然大于老年人(认知资源的年龄差异已不及无噪音条件时大), 因此在低、中视知觉压力条件下, 两组被试的数字能力、归纳推理能力测验成绩的年龄差异相比于无噪音条件减小, 但并未消失。而高视知觉压力条件消耗了老年人、年轻人较多的资源, 这时年轻人和老年人可用于认知任务加工的资源均出现不足, 两组被试的成绩都较差, 从而出现年龄差异消失的现象。故而会出现数字能力和归纳推理能力的成绩出现随视知觉压力的增大, 年龄差异逐渐缩小的趋势。

虽然如此, 高视知觉压力条件下数字能力、归纳推理能力成绩的年龄差异不显著可能存在另外一种原因。在高视知觉压力条件下, 由于噪音过大,年轻人和老年人可能出现“地板效应”, 故没有表现出显著的年龄差异。此外, 高视知觉压力条件下归纳推理能力年龄差异检验结果表明, 虽然两组被试成绩的年龄差异不显著, 但效应值比较大, 因此很有可能在增加被试量和条目数的情况下, 高压力水平下就有年龄差异了, 而这还有待进一步的探寻。

综上, 数字能力和归纳推理能力的结果在一定程度上支持信息降格说。故可以推测, 视觉功能的衰退对基本心理能力的老化有重要作用, 但这种作用受到认知资源总量的调节。

4.2 对空间定向能力结果的分析

在空间定向能力上, 两组被试在高视知觉压力条件下, 老年人成绩好于年轻人, 出现逆转; 而在无噪音条件下, 两组被试却无显著差异, 不支持研究假设。

由于空间定向能力的指标为平均正确反应时,即正确作答题项的平均反应时。对两组被试在高视知觉压力条件下的正确率进行了独立样本 t检验,老年人正确率只有 0.54, 接近随机猜测水平, 显著低于年轻组。老年被试可能在高压力水平下难以辨别实验材料, 在认知资源有限和时间有限的情况下采取了随机猜测策略, 故而其猜对的题项反应时特别快, 导致其平均正确反应时显著短于年轻组。

无噪音条件下两组被试成绩无差异, 可能是由于老年人可能更擅长用策略补偿某些能力的丧失(Freund & Baltes, 1998; Bajor & Baltes, 2003), 而年轻人在面临新任务时可能相对较少使用策略补偿,从而影响到认知成绩, 故而在无噪音的自然条件下无显著的年龄差异。因而在覆盖噪音后(中、低视知觉压力条件下)年龄差异不显著。但总体而言, 无噪音条件下两组被试空间定向能力的年龄差异不显著的原因仍有待进一步探寻。

4.3 研究局限和展望

本研究通过实验手段操控被试的视觉信息输入水平, 考察了视知觉压力在基本心理能力老化中的作用, 但存在以下局限：本研究只探讨了视觉功能衰退对基本心理能力老化的作用, 但老年人在日常生活中还面临着诸如听觉、触觉、味觉、嗅觉等多方面的感觉功能衰退, 我们尚不能确定感觉功能的衰退是否会对基本心理能力的老化发生作用。此外, 噪音条件下的归纳推理测验材料是根据被试正确识别数字信号所需要的信噪比值确定的, 与归纳推理测验的图形材料并不完全对应, 因此在对归纳推理测验的数据进行推论时还需谨慎。建议今后的研究在更严格匹配知觉压力的前提下, 进一步研究感知觉功能在认知衰退中的作用。

5 结论

随着视知觉压力的增加, 基本心理能力(数字能力、归纳推理能力)的年龄差异逐渐缩小, 甚至消失, 研究结果支持信息降格说。视觉功能的衰退可以影响基本心理能力的年龄差异, 提示我们视觉功能的衰退可能是影响基本心理能力老化的一个重要因素, 视觉功能的作用受加工资源的调节。

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