瞳孔测量学揭示产出效应：产出前、中、后的增强加工过程证据

为解决“产出效应”（即朗读比默读记忆效果更好）的认知机制问题，研究人员开展了瞳孔测量学研究，发现朗读时瞳孔扩张更大，且瞳孔-行为产出效应相关，表明注意增强和独特加工共同作用，支持了产出效应的独特性解释，对理解记忆编码过程有重要意义。

　　

在日常生活中，我们常常通过朗读来帮助记忆，例如背诵课文或单词。这种朗读比默读更能促进记忆的现象，在心理学中被称为“产出效应”（production effect）。自20世纪70年代被初步报道以来，这一效应引发了广泛的研究兴趣。主流理论认为，朗读时增加了独特的感知运动信息（如听觉和发音动作），使得记忆痕迹更突出，从而在提取时更容易被识别。然而，除了这种“独特性”解释，是否还有其他认知机制，如注意力的差异，参与其中呢？以往的研究多依赖于行为学数据或神经成像技术，但前者缺乏时间精度，后者虽能定位脑区但时间分辨率不足。因此，研究人员开始寻求能够实时追踪认知过程的技术手段。

瞳孔测量学（pupillometry）为此提供了新的视角。瞳孔大小的变化与大脑蓝斑核（locus coeruleus）的活动密切相关，能够实时反映注意力分配、认知负荷和心理努力程度。例如，在进行困难任务时瞳孔会扩张，而在容易任务或走神时则会收缩。利用这一技术，加拿大纽芬兰纪念大学（Memorial University of Newfoundland）的Jonathan M. Fawcett和Brady R.T. Roberts领导的研究团队，开展了一系列实验，旨在通过瞳孔测量来揭示产出效应背后的时间进程和认知机制。他们的研究成果发表在《Cognition》上，为理解记忆编码过程提供了新的证据。

为开展这项研究，作者主要应用了瞳孔测量技术，通过EyeLink 1000 Plus眼动仪以高采样率（2000 Hz）记录被试在研究阶段的瞳孔直径变化。同时，他们采用了混合列表设计的行为实验范式，要求被试在study phase对词语进行朗读（aloud）、默读（silent）或说控制词“check”（control）操作，随后进行记忆识别测试（recognition test），并计算记忆敏感性指标（d’）。数据分析结合了广义加性混合模型（GAMM）和大量单变量分析（mass univariate analysis）来处理瞳孔时间序列数据，并采用多水平贝叶斯回归（multilevel Bayesian regression）分析行为数据。实验还引入了预提示（pre-cueing）和延迟反应（delayed response）设计，以分离指令加工、词语编码和反应执行等不同阶段的瞳孔反应。

研究结果部分，通过四个实验逐步深入地揭示了瞳孔产出效应及其与行为产出的关系。

实验1：朗读与默读的对比。

该实验首先在传统范式中发现，朗读词语的记忆效果（d’）显著优于默读词语，确认了行为上的产出效应。更重要的是，瞳孔数据显示，朗读 trials 在刺激出现约500毫秒后表现出显著更大的瞳孔扩张，而默读 trials 的瞳孔大小则迅速下降至基线以下。这表明朗读伴随着更强的注意投入，而默读则可能出现注意分散或走神。此外，个体层面上，瞳孔产出效应（朗读与默读的瞳孔差异）与行为产出效应大小呈正相关，进一步支持了注意机制在产出效应中的作用。

实验2：加入控制条件（说“check”）。

为了区分一般反应执行和特定词语加工的影响，实验2增加了控制条件，即要求被试在看到词语时说出固定的“check”而不是词语本身。行为上，朗读条件仍显示记忆优势，而控制条件反而比默读记忆更差，表明单纯的口头反应并不有益，甚至可能因注意力偏离目标词而损害记忆。瞳孔方面，朗读和控制条件均引发较大的瞳孔扩张，但朗读的扩张更持久且峰值更高。然而，只有朗读条件的瞳孔扩张与行为记忆表现相关，控制条件则无此关联，说明注意力必须指向目标词本身才能带来记忆好处。

实验3：分离指令与词语呈现。

通过预提示设计，该实验在词语出现前先呈现操作指令（朗读、默读或说“check”）。结果发现，在指令阶段，朗读和控制条件就已表现出比默读更大的瞳孔扩张，表明在知道需要做出反应时，被试提前调动了注意准备。词语出现后，朗读和控制条件的瞳孔反应依然更强，且瞳孔产出效应仍与行为效应相关。这提示产出效应的注意增强开始于反应准备阶段，并持续到编码和执行过程。

实验4：延迟反应分离编码与反应。

实验4采用延迟反应范式，要求被试在看到“Go”信号后再做出口头反应。这样，词语编码阶段和反应执行阶段在时间上得以分离。瞳孔数据显示，在词语编码和保持期间，朗读和控制条件的瞳孔大小就持续高于默读条件，表明注意增强在反应执行前就已发生。反应执行时，瞳孔再次出现峰值，但朗读和控制条件间无显著差异。然而，只有朗读条件带来了记忆好处，再次证明注意指向目标词的重要性。

综合四个实验，研究人员得出结论：产出效应不仅源于朗读带来的独特感知运动信息（独特性加工），还依赖于注意机制的增强。朗读动作要求个体将注意力聚焦于目标词，进行更深入和持续的加工，而默读则容易导致注意分散。瞳孔测量作为一项实时、无创的生理指标，成功捕捉到这一注意动态变化过程，并显示出与记忆表现的相关性。此外，研究还发现，控制条件（说“check”）虽然也引发注意增强，但由于注意力偏离目标词，反而损害记忆，这进一步强调了注意指向性的关键作用。

这项研究的意义在于，它通过瞳孔测量技术提供了产出效应的时间进程证据，支持了“注意增强”和“独特性加工”共同作用的双过程解释。这不仅深化了对产出效应认知机制的理解，而且展示了瞳孔测量在认知心理学研究中的巨大潜力。未来研究可进一步探讨其他形式的产出（如书写、打字）是否具有类似的瞳孔特征，以及这些发现如何应用于教育实践和记忆障碍干预中。总之，该研究为我们理解记忆编码中注意与独特性的交互作用提供了新的重要视角。