工作记忆负荷与认知灵活性的关系

摘 要：工作记忆和认知灵活性是执行功能的主要成分，但工作记忆负荷是否影响认知灵活性，不同研究者采用不同的实验范式得出了不同的结论。为了分析两类实验对工作记忆负荷和认知灵活性两者结论之间的差异，我们先简要介绍一下工作记忆和认知灵活性的相关理论知识。其次，重点分析两者之间有不同结论的实验，试图去分析造成两个实验结论不同的原因。最后，总结了工作记忆与认知灵活性关系的研究现状以及未来可能的研究趋向。

关键词：工作记忆;工作记忆负荷;认知灵活性

1 工作记忆与认知灵活性的相关理论

认知灵活性是指个体为了适应不断变化的情境，在不同的任务间或同一任务的不同规则间灵活地转换自己的思想和行为的能力。认知灵活性一直是行为和认知心理学研究的重点，其生理机制与大脑前额叶有关，多以背外侧前额皮质、前扣带回、顶叶后部为基础。研究表明认知灵活性与阅读、数学、情绪、健康等显著相关，能很好地预测个体学业成绩。在实验情景中，研究者常用任务切换范式考察认知灵活性。在任务切换中，从一种任务状态转换到另一种任务状态所耗费的资源被称为转换代价，主要体现在反应时的增加和正确率的降低。

工作记忆是指在信息加工过程中，对信息进行暂时存储和加工的一种记忆系统。它在对外界信息进行编码、存储和监控等方面发挥着非常重要的作用。与长时记忆不同的是，工作记忆的容量有限。研究表明正常个体的工作记忆容量一般是3-5个信息组块。工作记忆负荷是个体在执行认知活动时工作记忆系统中同时负载的信息量。个体能够负载的最大记忆负荷数即为工作记忆容量。工作记忆容量越大的个体在多任务处理、语言习得、注意力控制和推理等任务中表现得更好。多层次工作记忆模型包括语音环、视觉空间模板、情景缓冲器和中央执行系统。其中，语音环主要处理以语音为基础的信息，主要包括语音存储和发音复述过程。视觉空间模板用于处理视觉和空间的信息。中央执行系统是一个注意资源有限的控制系统，是工作记忆中最重要的成分。主要功能为协调语音环和视觉空间模板活动，注意资源的分配与控制，选择性注意及转换策略。

工作记忆负荷是否影响认知灵活性，不同研究者有不同的研究结论。一些研究认为工作记忆负荷不影响转换代价，从而证明两者之间没有关系;然而另一些研究者证明记忆负荷影响转换代价，证明两者之间存在显著的相关。为了分析工作记忆负荷是否影响认知灵活性，我们对两类不同结论的实验进行了分析和综合

2 工作记忆与认知灵活性关系的相关研究分析

一些研究表明工作记忆负荷影响转换代价。Baddely在双任务实验中一方面要求被试完成10以内的加减法运算的同时，另一方面还要求被试完成不同记忆负荷条件下的认知任务。结果表明记忆负荷越大，被试在加减法运算中的转换代价也就越大。Hester 和Garavan要求被试记住由2个、5个或者8个大写字母组成的不同长度的记忆列表，接下来会呈现一些字母任务。当字母任务没有颜色时，要求被试判断该字母是否是之前记忆的字母，如果字母是彩色，则要求被试判断字母的颜色，结果发现，记忆的字母列表的负荷越大，被试在任务转換上的代价也就越大。

然而，另一些研究者认为工作记忆负荷对转换代价没有影响。比如：侯然采用双任务范式研究了工作记忆负荷对任务转换的影响。实验分为记忆任务和操作任务。记忆任务的材料是由6个水平排列的阿拉伯数字构成，操作任务的材料是由绿色方块、红色方块、绿色圆形和红色圆形构成。在记忆任务中，作者设置了三种不同负荷的任务条件。在低记忆负荷条件下，6个数字完全相同;在中等记忆负荷条件下，6个数字两两相同;在高记忆负荷条件下，6个数字各不相同。实验首先呈现6个阿拉伯数字，要求被试记住这6个阿拉伯数字。接下来在电脑屏幕上呈现颜色或形状的任务线索，然后呈现色块任务，被试根据任务线索对色块任务做相应按键反应。最后会在屏幕上呈现数字，要求被试判断该数字是否是前面呈现的6个数字中的一个。结果表明，在不同记忆负荷条件下，转换任务的反应时都显著大于重复任务的反应时，但在不同负荷条件下的转换代价都没有显著差异。

综上所述，通过对以上实验的分析与比较，我们发现工作记忆负荷对认知灵活性的关系之所以在结果上出现如此大的差异，可能是因为研究者在实验中操纵不同的工作记忆成分负荷导致的。如果在实验中只增加工作记忆保持成分的负荷而没有增加其执行成分的负荷时，可能对任务转换代价没有影响。换句话说，这些实验在任务转换的瞬间并不需要使用保持在工作记忆中的记忆信息，所以记忆负荷对转换代价的影响较小。相反，如果在实验中增加工作记忆执行控制成分的负荷，就会影响转换代价。也就是说在任务转换的瞬间需要使用保持在工作记忆中的记忆信息，这可能是记忆任务对任务转换存在较大影响的原因之一。

3 工作记忆和任务转换关系研究的现状以及两者的未来发展趋势

工作记忆与任务转换是执行功能的两大成分，但两者之间的关系到底如何现在仍存有很大争议，是目前研究的热点。当前很多实验对两者关系的研究从本质上来说采用的都是双任务范式，也就是在记忆一种任务的同时对另一种进行处理。如果能在同一种实验中同时操作不同的记忆负荷，直接去考察工作记忆负荷对任务转换关系的研究，将会得到更明确的结果。现阶段，对两者关系的脑电研究和核磁研究都非常匮乏，以后可以采用ERP和核磁对其进行研究，可以真正揭示在不同记忆负荷转换下，大脑波形的变化规律以及脑区的激活程度。从而真正发现工作记忆与任务转换之间的关系规律。

参考文献

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[6]Hester，R.，& Garavan，H. Working memory and executive function：The influence of content and load on the control of attention.Memory & Cognition，2005，33（2），221-233.

作者简介

丁刚强（1992-），男，汉族，河南省驻马店人，心理学硕士，江西师范大学心理学院心理学专业，研究方向：基础心理学。