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【摘要】目的：综述当前认知心理学对字词与图片工作记忆的大脑加工特征。方法：文献综述法。结果：认知心理学家发现大脑前额区参与了字词与图片的记忆加工，但是在子区域的加工上具有差异，并且在某些问题上仍需进一步的探讨。
【关键词】工作记忆 脑机制 字词 图片
【基金项目】本文得到“教育部人文社会科学研究项目青年项目”基金资助，项目批号：10YJCXLX030
【中图分类号】G44 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）07-0010-02
前言
几乎每个人都有这种体会：我们更容易记住并回忆起栩栩如生的图片，却难以记住或回忆起晦涩的字词；我们有时能记住图片或字词出现时的相关背景，却不能回忆起它们出现时的详细场景。为什么会出现这种现象呢？我们的大脑是如何对字词和图片进行加工的呢？心理学家对此进行了大量的研究，并且提供了初步的答案。
心理学家认为，字词和图片的记忆加工是个体学习时极为重要的方面。工作记忆决定着我们学习的信息进入“长时记忆”中并得到长期贮存，对个体一生成长过程中的学习具有重要意义。在字词和图片学习过程中，工作记忆所起的作用是否具有不同特点呢？下面就利用各种技术对人类大脑如何参与字词与图片的学习进行了探讨。
一、汉字与图片工作记忆的脑成像研究
认知神经心理学家利用核磁共振脑成像技术（即fMRI技术）发现，大脑前额皮层(prefrontal cortex)在工作记忆中具有重要意义(E.A. Grove，2008；S. Fusi，2008；J.K. Roth, 2006)。而在学习图片和单词时，激活了前额皮层的不同部位，Raye等人(2002)探讨了青年人的工作记忆加工过程，发现大脑的前额皮层左背侧有更强的活动，且该脑区的活动和随后的长时记忆再认成绩有关。Henson等人（1999）的研究表明当个体准确记住单词时，在前额左腹侧和背侧、以及顶区左内侧上有更强的活动，而对于“熟悉感”（即能够再认但是却无法回忆其相关细节）的单词，在上述脑区所诱发的活动相对较弱。Ranganath 等人（2006）发现，在个体学习单词时，大脑的前额皮层背侧在工作记忆任务中有强烈激活，并且这个脑区可能通过作用于工作记忆过程进而促进个体的长时记忆的成功形成。
另外一些研究对图片的工作记忆活动进行了脑成像探索，结果发现在记忆较为复杂的场景图片时，当个体准确记住图片时，在大脑的前额皮层右部和旁海马皮层上具有更强的活动效应，而遗忘的或者具有熟悉感的图片在这个脑区的激活水平较低（Brewer，1998）。其他的研究者（S.Cansino ，2002）进一步发现，在记忆图片的编码阶段，能够同时再认出图片及其细节背景的图片诱发了更强烈的脑区活动，主要体现在大脑的右侧枕区和左前额皮层；但是在提取阶段，大脑的右海马和左前额皮层出现强度更大的活动。显然，在图片的编码和提取阶段具有脑区活动上的差异。
二、字词与图片工作记忆的电生理信号的研究
上述研究者所使用的fMRI技术虽然具有精确的空间定位优势，但是在时间定位的精确性相对较差，因此一些研究者利用具有较高时间分辨率的事件相关电位技术（ERPs）来探索工作记忆加工的电生理特点。
在T.Y. Kuo (2008)的ERPs研究中发现，记忆图片时，前额叶参与了情景记忆的细节提取，而顶叶和来源的准确性有关。A. Duarte and C. Ranganath 等人 (2004) 发现，在图片学习的编码阶段，随后回忆和随后熟悉的图片在地形图和时间进程上不同，随后熟悉的图片在300-450毫秒时，大脑前部的左侧显示有增强的正波，而随后回忆在300-450毫秒时，头皮前部的右侧显示增强的正波，同时在450-600毫秒显示头皮两侧的正波。而在提取阶段，熟悉图片比回忆图片诱发的神经联系早，并且熟悉图片在150-450毫秒诱发了增强的正波，集中在头皮前部，而回忆图片诱发了450-800毫秒时头皮额叶两侧和顶叶区域的ERP波。显然，图片的编码和提取在时间特点上也有差异。
C. Bledowski（2006）结合ERPs和fMRI技术考察了对抽象图片的工作记忆的提取，结果他们分离出四个加工阶段，头两个和感知评价有关，分别体现在170毫秒的颞叶和370毫秒的顶叶，随后的两个阶段体现在450和800毫秒的顶叶后部和前额腹侧，被看作是记忆搜索加工过程。作者提出前额叶和顶叶活动在时间上的重叠反映了工作记忆提取加工不是以系列方式进行的，而是在某些时候以平行方式进行的。郭春彦等人(2008)研究了学习新旧图片的工作记忆的脑机制，结果显示，新图片在额叶诱发的活动在时间上比熟悉图片提前了50毫秒，作者认为先前的学习经验影响了工作记忆任务中大脑对视觉信息的反应。
三、干扰物对字词与图片工作记忆的影响
从干扰对工作记忆的影响的角度进行的研究发现，个体对干扰的管理和控制是完成工作记忆任务的重要因素。Radvansky（2006）探讨了在长时记忆提取中，是否工作记忆任务中的干扰是决定性因素。结果发现，在工作记忆任务中，被试对干扰的管理是信息进入长时记忆并成功提取的关键因素。Szmalec等人（2011）也证实了上述观点，他们使用n?鄄back工作记忆范式，检验了工作记忆刷新任务中的前摄干扰，发现干扰反映出项目的熟悉度和记住加工之间的竞争，并且记住加工优先于熟悉评估。Meulen等人（2009）使用视空间工作记忆任务，并使用图片和敲击干扰任务，结果显示，图片干扰了生成任务的成绩，而敲击任务干扰了保持任务的成绩，因此，作者认为工作记忆在相关信息进入长时记忆中，具有工作空间的作用，工作记忆中的感知刺激激活了长时记忆，并且工作记忆是加工和暂时保存这些激活痕迹的独立工作空间。Pazzaglia等人（2007）发现，相比对非空间文字任务，空间工作记忆任务对空间文字任务的成绩的决定作用更大，而言语任务对空间文字和非空间文字任务的成绩影响是一样的；另外，空间任务同时干扰了记忆编码和提取，而言语任务上，仅仅在編码上有干扰效应。 根据研究，工作记忆保持的“早期”与“晚期”阶段的加工可能具有本质区别，干扰物的性质和呈现时间可能具有重要作用，早期阶段的加工能直接影响情景长时记忆的成功形成，该效应可能通过包括前额叶皮层的背外侧和海马在内的神经网络进行调节。但是有关这方面的研究相对较为缺乏。
四、已有研究的不足和未来展望
以上研究虽然提出对字词和图片学习过程中的大脑机制进行了积极的探讨，但是仍旧有些问题未得到解决。
首先，工作记忆将字词和图片材料储存至长时记忆中时，是否在“加工时间”上有不同特征？也就是说，工作记忆在加工图片（或字词）信息时是否时间更短或更长呢？
其次，多数研究者使用的单词为英文，英文单词不同于汉字，汉字在结构上属于象形文字，属于图形文字，这种“图形文字”和图片在中国人的记忆加工中具有什么特点？尚缺乏相关研究。
再次，图片和汉字都属于图形，那么，记住的图片和记住的汉字在脑机制上有何特点？而熟悉的图片和熟悉的汉字在脑机制上又有什么特点？这些问题目前尚未解决。
第四，当个体记忆或者回忆时，其他无关的干扰信息的出现会影响个体，但是这种干扰在字词和图片材料上是否有不同特点呢？也就是说，无关信息是否对图片（或字词）的记忆或回忆的干扰作用更大或更小呢？上述这些问题，目前都尚待解决。
最后，工作记忆对长时记忆的作用中，可能分为两个作用阶段，即早期加工和晚期加工阶段，但是相应的实验探索并不多见，而工作记忆与干扰效应的研究也没有关注干扰物出现的时间阶段，因此，对此主题仍需进一步的实验探讨。
总之，上述问题的解决对个体的学习具有重要意义，并能为我们的教育教学提供有力证据。
参考文献：
1.Bledowski, C. Kadosh, K.C.Wibral, M., Rahm, B., 2006. Mental chronometry of working memory retrieval: a combined functional magnetic resonance imaging and event?鄄related potentials approach. The journal of neuroscience 26, 821-829.
2.Howard, R.C., Chaiwutikornwanich, A., 2006. The relationship of interrogative suggestibility to memory and attention: an electrophysiological study. Journal of psychophysiology 20, 79-93.
3.Kuo, T.Y., 2008. Cognitive principles in source memory: behavioral and event?鄄related potential studies. Dissertation abstracts international: section B: the sciences and engineering 68, 6350.
4.Ranganath, C., Cohen, M.X., Brozinsky, C.J., 2005. Working memory maintenance contributes to long?鄄term memory formation: Neural and behavioral evidence. Journal of cognitive neuroscience 17, 994-1010.
5.Yovel, G., Paller, K.A., 2004. The neural basis of the butcher?鄄on?鄄the?鄄bus phenomenon: when a face seems familiar but is not remembered. Neuroimage 21, 789.
6.Grove, E.A., 2008. Organizing the source of memory. Science 319, 288-289.
7.Fedorenko, E., Gibson, E., Rohde, D., 2007. The nature of working memory in linguistic, arithmetic and spatial integration processes. Journal of memory and language 56, 246-269.
作者簡介：
刘荣，女，博士，副教授，研究方向：教育与发展心理学。
【关键词】工作记忆 脑机制 字词 图片
【基金项目】本文得到“教育部人文社会科学研究项目青年项目”基金资助，项目批号：10YJCXLX030
【中图分类号】G44 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）07-0010-02
前言
几乎每个人都有这种体会：我们更容易记住并回忆起栩栩如生的图片，却难以记住或回忆起晦涩的字词；我们有时能记住图片或字词出现时的相关背景，却不能回忆起它们出现时的详细场景。为什么会出现这种现象呢？我们的大脑是如何对字词和图片进行加工的呢？心理学家对此进行了大量的研究，并且提供了初步的答案。
心理学家认为，字词和图片的记忆加工是个体学习时极为重要的方面。工作记忆决定着我们学习的信息进入“长时记忆”中并得到长期贮存，对个体一生成长过程中的学习具有重要意义。在字词和图片学习过程中，工作记忆所起的作用是否具有不同特点呢？下面就利用各种技术对人类大脑如何参与字词与图片的学习进行了探讨。
一、汉字与图片工作记忆的脑成像研究
认知神经心理学家利用核磁共振脑成像技术（即fMRI技术）发现，大脑前额皮层(prefrontal cortex)在工作记忆中具有重要意义(E.A. Grove，2008；S. Fusi，2008；J.K. Roth, 2006)。而在学习图片和单词时，激活了前额皮层的不同部位，Raye等人(2002)探讨了青年人的工作记忆加工过程，发现大脑的前额皮层左背侧有更强的活动，且该脑区的活动和随后的长时记忆再认成绩有关。Henson等人（1999）的研究表明当个体准确记住单词时，在前额左腹侧和背侧、以及顶区左内侧上有更强的活动，而对于“熟悉感”（即能够再认但是却无法回忆其相关细节）的单词，在上述脑区所诱发的活动相对较弱。Ranganath 等人（2006）发现，在个体学习单词时，大脑的前额皮层背侧在工作记忆任务中有强烈激活，并且这个脑区可能通过作用于工作记忆过程进而促进个体的长时记忆的成功形成。
另外一些研究对图片的工作记忆活动进行了脑成像探索，结果发现在记忆较为复杂的场景图片时，当个体准确记住图片时，在大脑的前额皮层右部和旁海马皮层上具有更强的活动效应，而遗忘的或者具有熟悉感的图片在这个脑区的激活水平较低（Brewer，1998）。其他的研究者（S.Cansino ，2002）进一步发现，在记忆图片的编码阶段，能够同时再认出图片及其细节背景的图片诱发了更强烈的脑区活动，主要体现在大脑的右侧枕区和左前额皮层；但是在提取阶段，大脑的右海马和左前额皮层出现强度更大的活动。显然，在图片的编码和提取阶段具有脑区活动上的差异。
二、字词与图片工作记忆的电生理信号的研究
上述研究者所使用的fMRI技术虽然具有精确的空间定位优势，但是在时间定位的精确性相对较差，因此一些研究者利用具有较高时间分辨率的事件相关电位技术（ERPs）来探索工作记忆加工的电生理特点。
在T.Y. Kuo (2008)的ERPs研究中发现，记忆图片时，前额叶参与了情景记忆的细节提取，而顶叶和来源的准确性有关。A. Duarte and C. Ranganath 等人 (2004) 发现，在图片学习的编码阶段，随后回忆和随后熟悉的图片在地形图和时间进程上不同，随后熟悉的图片在300-450毫秒时，大脑前部的左侧显示有增强的正波，而随后回忆在300-450毫秒时，头皮前部的右侧显示增强的正波，同时在450-600毫秒显示头皮两侧的正波。而在提取阶段，熟悉图片比回忆图片诱发的神经联系早，并且熟悉图片在150-450毫秒诱发了增强的正波，集中在头皮前部，而回忆图片诱发了450-800毫秒时头皮额叶两侧和顶叶区域的ERP波。显然，图片的编码和提取在时间特点上也有差异。
C. Bledowski（2006）结合ERPs和fMRI技术考察了对抽象图片的工作记忆的提取，结果他们分离出四个加工阶段，头两个和感知评价有关，分别体现在170毫秒的颞叶和370毫秒的顶叶，随后的两个阶段体现在450和800毫秒的顶叶后部和前额腹侧，被看作是记忆搜索加工过程。作者提出前额叶和顶叶活动在时间上的重叠反映了工作记忆提取加工不是以系列方式进行的，而是在某些时候以平行方式进行的。郭春彦等人(2008)研究了学习新旧图片的工作记忆的脑机制，结果显示，新图片在额叶诱发的活动在时间上比熟悉图片提前了50毫秒，作者认为先前的学习经验影响了工作记忆任务中大脑对视觉信息的反应。
三、干扰物对字词与图片工作记忆的影响
从干扰对工作记忆的影响的角度进行的研究发现，个体对干扰的管理和控制是完成工作记忆任务的重要因素。Radvansky（2006）探讨了在长时记忆提取中，是否工作记忆任务中的干扰是决定性因素。结果发现，在工作记忆任务中，被试对干扰的管理是信息进入长时记忆并成功提取的关键因素。Szmalec等人（2011）也证实了上述观点，他们使用n?鄄back工作记忆范式，检验了工作记忆刷新任务中的前摄干扰，发现干扰反映出项目的熟悉度和记住加工之间的竞争，并且记住加工优先于熟悉评估。Meulen等人（2009）使用视空间工作记忆任务，并使用图片和敲击干扰任务，结果显示，图片干扰了生成任务的成绩，而敲击任务干扰了保持任务的成绩，因此，作者认为工作记忆在相关信息进入长时记忆中，具有工作空间的作用，工作记忆中的感知刺激激活了长时记忆，并且工作记忆是加工和暂时保存这些激活痕迹的独立工作空间。Pazzaglia等人（2007）发现，相比对非空间文字任务，空间工作记忆任务对空间文字任务的成绩的决定作用更大，而言语任务对空间文字和非空间文字任务的成绩影响是一样的；另外，空间任务同时干扰了记忆编码和提取，而言语任务上，仅仅在編码上有干扰效应。 根据研究，工作记忆保持的“早期”与“晚期”阶段的加工可能具有本质区别，干扰物的性质和呈现时间可能具有重要作用，早期阶段的加工能直接影响情景长时记忆的成功形成，该效应可能通过包括前额叶皮层的背外侧和海马在内的神经网络进行调节。但是有关这方面的研究相对较为缺乏。
四、已有研究的不足和未来展望
以上研究虽然提出对字词和图片学习过程中的大脑机制进行了积极的探讨，但是仍旧有些问题未得到解决。
首先，工作记忆将字词和图片材料储存至长时记忆中时，是否在“加工时间”上有不同特征？也就是说，工作记忆在加工图片（或字词）信息时是否时间更短或更长呢？
其次，多数研究者使用的单词为英文，英文单词不同于汉字，汉字在结构上属于象形文字，属于图形文字，这种“图形文字”和图片在中国人的记忆加工中具有什么特点？尚缺乏相关研究。
再次，图片和汉字都属于图形，那么，记住的图片和记住的汉字在脑机制上有何特点？而熟悉的图片和熟悉的汉字在脑机制上又有什么特点？这些问题目前尚未解决。
第四，当个体记忆或者回忆时，其他无关的干扰信息的出现会影响个体，但是这种干扰在字词和图片材料上是否有不同特点呢？也就是说，无关信息是否对图片（或字词）的记忆或回忆的干扰作用更大或更小呢？上述这些问题，目前都尚待解决。
最后，工作记忆对长时记忆的作用中，可能分为两个作用阶段，即早期加工和晚期加工阶段，但是相应的实验探索并不多见，而工作记忆与干扰效应的研究也没有关注干扰物出现的时间阶段，因此，对此主题仍需进一步的实验探讨。
总之，上述问题的解决对个体的学习具有重要意义，并能为我们的教育教学提供有力证据。
参考文献：
1.Bledowski, C. Kadosh, K.C.Wibral, M., Rahm, B., 2006. Mental chronometry of working memory retrieval: a combined functional magnetic resonance imaging and event?鄄related potentials approach. The journal of neuroscience 26, 821-829.
2.Howard, R.C., Chaiwutikornwanich, A., 2006. The relationship of interrogative suggestibility to memory and attention: an electrophysiological study. Journal of psychophysiology 20, 79-93.
3.Kuo, T.Y., 2008. Cognitive principles in source memory: behavioral and event?鄄related potential studies. Dissertation abstracts international: section B: the sciences and engineering 68, 6350.
4.Ranganath, C., Cohen, M.X., Brozinsky, C.J., 2005. Working memory maintenance contributes to long?鄄term memory formation: Neural and behavioral evidence. Journal of cognitive neuroscience 17, 994-1010.
5.Yovel, G., Paller, K.A., 2004. The neural basis of the butcher?鄄on?鄄the?鄄bus phenomenon: when a face seems familiar but is not remembered. Neuroimage 21, 789.
6.Grove, E.A., 2008. Organizing the source of memory. Science 319, 288-289.
7.Fedorenko, E., Gibson, E., Rohde, D., 2007. The nature of working memory in linguistic, arithmetic and spatial integration processes. Journal of memory and language 56, 246-269.
作者簡介：
刘荣，女，博士，副教授，研究方向：教育与发展心理学。