完全一致刺激在视觉工作记忆晚期维持阶段降低记忆负荷的神经机制研究

本研究针对视觉工作记忆（VWM）容量受限的核心问题，通过事件相关电位（ERP）技术探究了完全一致（all-same）、部分一致（partial-same）和完全差异（all-different）三种记忆条件下刺激一致性对VWM资源消耗的影响。研究发现，完全一致刺激仅在晚期维持阶段（700-850 ms）显著降低对侧延迟活动（CDA）振幅，表明其通过晚期选择性整合机制优化VWM资源分配，而部分一致刺激未显示类似效应。该成果为理解知觉组织原则在VWM中的动态作用提供了神经电生理证据，发表于《Scientific Reports》。

　　

视觉工作记忆（Visual Working Memory, VWM）是人类认知系统的核心组件，负责短暂存储和操纵视觉信息，但其容量通常仅能维持3-4个简单物体。尽管先前研究发现知觉组织（如相同特征分组）可能缓解VWM资源限制，但其具体机制尚不明确。尤其当面对现实场景中大量重复物体（如成排相同建筑或同色花朵）时，人类如何通过特征一致性优化记忆效率，成为认知神经科学领域亟待解决的问题。

为揭示这一机制，安阳师范学院与芬兰于韦斯屈莱大学的研究团队设计了一项创新性实验，通过记录对侧延迟活动（Contralateral Delay Activity, CDA）——这一能实时追踪VWM存储项目数量的脑电成分，系统比较了完全一致（四个相同朝向）、部分一致（两对相同朝向）和完全差异（四个不同朝向）三种记忆条件下的神经活动差异。研究发现发表于《Scientific Reports》，首次证实完全一致刺激通过晚期维持阶段的动态整合机制降低VWM负荷，而部分一致刺激则因整合复杂性无法实现类似优化。

研究采用事件相关电位（ERP）技术，通过62导联脑电系统记录被试在记忆任务中的神经活动。关键实验设计包括：1）三种记忆阵列条件（all-same/partial-same/all-different）；2）多角度变化探测（15°/30°/60°）；3）分阶段CDA分析（早期500-650 ms/晚期700-850 ms）。数据分析聚焦PO7/PO8和P7/P8电极，采用基线校正和伪迹排除确保信号质量。

行为结果显示记忆性能随刺激一致性提升而阶梯式增强：all-same条件回忆精度最高（K=2.74±0.06），显著优于partial-same（1.70±0.09）和all-different条件（1.18±0.08）。这种优势在15°、30°和60°三种变化角度下均稳定存在，证实刺激一致性的益处不受任务难度调节。

ERP结果揭示了关键时间动态：早期CDA阶段（500-650 ms）三种条件振幅无差异（all-same:-1.47μV vs all-different:-1.70μV, p=0.116），表明初始编码阶段未发生资源节省。而晚期CDA（700-850 ms）出现显著分化，all-same条件振幅（-0.89μV）较partial-same（-1.44μV, p=0.014）和all-different条件（-1.69μV, p=0.010）明显降低，说明完全一致刺激的整合效应需在晚期维持阶段完成。值得注意的是，partial-same条件未显示任何CDA降低，提示部分重复刺激因需同时处理异质特征而难以实现高效压缩。

讨论部分指出，该发现支持"完全一致性效益"假说（Complete Identicality Benefit Effect），即仅当所有刺激完全相同时，VWM系统才能通过晚期选择性过程将多个独立表征整合为单一共享模板。这一机制不同于颜色刺激研究中报告的"部分一致性效益"，可能源于朝向特征需要更大带宽进行序列加工的特性。研究还发现空间邻近性可增强行为表现（相邻相同对优于分离相同对），但神经层面仍无CDA差异，说明行为优势可能源于检索阶段而非存储阶段的优化。

该研究的理论意义在于：1）首次明确朝向刺激的一致性效应依赖于晚期维持阶段；2）揭示了特征维度（颜色vs朝向）对VWM整合机制的调节作用；3）为知觉组织原则在VWM中的动态实现提供了电生理证据。实践层面，成果对开发基于特征一致性的认知训练方案具有指导价值，特别在需要高效处理重复视觉信息的领域（如交通监控、医学影像诊断）。未来研究可结合fMRI技术进一步探索不同特征维度在顶叶皮层的表征差异，或通过经颅磁刺激（TMS）验证顶叶在晚期整合中的因果性作用。