编辑推荐:
工作记忆(WM)优化的基本单位尚不明确。研究人员以双特征物体为刺激开展研究,发现 WM 优化既非基于物体也非基于特征,而是动态序列发生的。这为理解 WM 优化机制提供新视角,推动相关领域发展。
在认知科学的神秘世界里,工作记忆(Working Memory,WM)就像一个神奇的 “小仓库”,它能同时存储多个信息,供大脑进一步加工处理。想象一下,当我们在阅读一篇复杂的文章时,工作记忆帮助我们记住前面的内容,以便理解后面的信息;在做数学题时,它让我们记住题目条件和解题步骤。然而,这个 “小仓库” 可不只是简单地存放信息,它还会对存储的内容进行主动优化,就像一个勤劳的管理员,不断整理仓库,让信息更有条理。
其中一种优化方式就是适应性地扭曲工作记忆中的表征,以减少记忆错误。比如,当两个相似的信息同时存储在工作记忆中时,它们的表征会被调整得更具区分度,就像两个长得很像的人,为了更好地区分他们,给他们穿上不同颜色的衣服。尽管这种优化现象已被发现,但一个关键问题却一直悬而未决:工作记忆优化的基本单位是什么?是整个物体,还是物体的特定特征,亦或是存在其他未知机制?此前的研究大多使用单特征物体作为刺激,这使得区分基于物体的优化和基于特征的优化变得困难重重,就像在一团迷雾中寻找方向,始终没有找到清晰的答案。
为了揭开这个谜团,来自国内的研究人员踏上了探索之旅。他们精心设计了一系列实验,旨在深入研究工作记忆优化的基本单位。研究人员巧妙地选择了具有两个不同特征维度(颜色和方向)的物体作为实验刺激。通过有意诱导其中一个特征维度(触发特征)发生优化,然后观察另一个特征维度(依赖特征)是否也会受到影响,以此来判断优化是基于物体还是基于特征。
经过一系列严谨的实验(包括一个预实验和五个正式实验),研究人员得出了令人惊喜的结论:工作记忆的优化既不是严格基于物体,也不是基于特征,而是以一种动态序列的方式在不同特征间发生。这就好比多米诺骨牌,一个特征的优化(触发特征)会像推倒的第一张骨牌一样,引发后续其他特征(依赖特征)的优化,但这个传递过程是需要时间的。只有在较长的信息维持期,触发特征引发的排斥性扭曲才会传递到依赖特征;在短维持期,这种传递则不会发生。
这一研究成果意义非凡,它为我们理解工作记忆的优化机制打开了一扇新的大门。以往模糊不清的概念变得更加清晰,让我们对大脑如何高效处理和存储信息有了更深入的认识。这不仅丰富了认知科学领域的理论知识,还可能为未来改善记忆、提高学习效率等方面的研究提供新的思路和方向。该研究成果发表在《Cognition》杂志上,引起了学界的广泛关注。
在研究过程中,研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先,采用双特征物体(颜色 - 方向)作为实验刺激,让参与者记忆这些物体;然后,使用交换模型(swap model)对参与者的反应数据进行拟合分析,以此判断工作记忆中的表征是否发生了排斥性优化。
下面详细介绍研究结果:
- Prior study:诱导颜色维度的排斥性扭曲:该预实验旨在确定诱导颜色维度排斥性扭曲所需的参数。研究发现,只有当两种颜色高度相似(相差 30° 而非 120°)时,才会产生显著的排斥性扭曲。
- Experiment 1:评估基于物体和基于特征的优化假设:实验 1 使用双特征物体进行记忆实验,以颜色作为触发特征,研究方向(依赖特征)是否会产生相应的排斥性优化。结果显示,在短维持期(1000ms)内,触发特征的排斥性扭曲并未传递到依赖特征。
- Experiment 2:评估基于物体和基于特征的优化假设(长维持期):鉴于之前研究发现排斥性偏差的出现需要较长的维持时间,实验 2 将维持期从 1000ms 延长至 2800ms。结果表明,在长维持期下,排斥性优化成功地从触发特征传递到了依赖特征。这两个实验结合起来,说明基于物体和基于特征的优化假设都不能准确解释工作记忆的优化过程。
- Experiment 3:阻碍触发特征的优化:实验 3 旨在验证动态序列优化假设的主要预测。研究人员通过阻碍触发特征的优化,观察其对依赖特征优化传递的影响。结果发现,当触发特征的优化被抑制时,其向依赖特征的传递也被阻碍,进一步支持了动态序列优化假设。
- Experiment 4:检验动态序列优化假设的稳健性:实验 4 颠倒了颜色和方向的角色,以方向作为触发特征,颜色作为依赖特征,检验动态序列优化假设的稳健性。结果成功复制了之前实验中特征间的动态优化模式,即在 1000ms 延迟下,优化从方向传递到了颜色。
- Experiment 5:检验动态序列优化假设的稳健性(更短延迟):实验 5 进一步缩短延迟期至 0ms,观察方向的优化是否还能传递到颜色维度。结果发现没有观察到优化的传递,再次验证了工作记忆的动态序列优化。
研究结论和讨论部分再次强调了这些发现的重要性。以往研究因使用单特征刺激,限制了对工作记忆优化方式的探索。而本研究通过双特征物体和精确记忆任务,揭示了工作记忆表征是在不同特征间动态序列构建的。这一发现为工作记忆优化机制的研究开辟了新的方向,有助于推动认知科学领域在工作记忆研究方面的进一步发展,让我们对大脑的认知奥秘有了更深刻的理解,为后续相关研究奠定了坚实的基础。