心理意象能力与视觉工作记忆表现相关：来自无意象症参与者的证据

《Neuropsychologia》：Mental imagery ability is associated with visual working memory performance: evidence from aphantasic participants

　　

摘要

视觉意象是指心智生成视觉表征的想象过程，而视觉工作记忆则涉及在没有外部输入的情况下短暂保留视觉信息。由于这两个构念之间存在概念上的重叠，视觉工作记忆任务的成功表现可能依赖于在保持间隔期间使用视觉意象来复述项目。因此，患有无幻象症（aphantasia）的个体——即缺乏自愿视觉意象能力的人——可能会在这类任务中遇到困难。然而，先前的研究表明，一些无幻象症患者可能会采用非视觉策略来弥补这一缺陷。在两项实验中，我们考察了不同刺激类型下无幻象症参与者与控制参与者的视觉工作记忆表现。实验1中，参与者使用色块和复杂分形完成了变化定位任务；实验2中，刺激包括真实单词、语音学有效的伪词和语音学无效的伪词。在两项实验中，无幻象症参与者的视觉工作记忆均显著受损，相比控制组表现更差。值得注意的是，他们对于易于言语化（即颜色和单词）的刺激和不易于言语化（即分形和伪词）的刺激，表现受损程度相同。此外，通过视觉意象清晰度问卷（VVIQ）测量的个体视觉意象能力差异，显著预测了所有刺激类型下的工作记忆表现。最后，无幻象症者在从工作记忆中提取言语材料时比控制组更快，而在视觉材料上没有速度差异。这些发现表明，视觉意象可能是支持视觉工作记忆所必需的。

引言

心智意象是指在没有直接感觉输入的情况下，在大脑中形成物体或场景视觉表征的认知过程。与之密切相关的一个构念——视觉工作记忆——涉及在刺激不再可见的短暂时期内临时维持视觉信息。这两个构念不仅共享概念相似性（Tong, 2013），而且依赖于重叠的神经基质。例如，神经影像证据表明，视觉工作记忆和视觉意象在早期视觉区域的表征方式相似（Albers等, 2013）。

关于心智意象的最新研究已确定了一类无法自愿产生视觉心智意象的个体子集，这种情况目前被称为无幻象症。尽管视力完好且无明显识别缺陷，但无幻象症个体在"心灵之眼"中形成视觉影像的能力比对照组更弱。流行率估计表明，无幻象症影响了约2%–5%的人口，凸显了其作为一种相对常见但尚未充分探索的认知变异的现实意义（Keogh & Pearson, 2018; Zeman等, 2015, 第2页）。

尽管人们对无幻象症的兴趣日益增长，但关于该状况如何影响视觉工作记忆（VWM）表现的证据并不一致。一种可能的假设是，心智意象能力在视觉工作记忆任务中发挥着重要作用，因此心智意象的损伤会导致视觉工作记忆的损伤。支持这一假设的是，先前一项使用双眼竞争范式的研究发现，两个不同图像分别呈现给每只眼睛导致交替感知，具有较强的心智意象能力的个体在视觉工作记忆任务中表现更好（Keogh & Pearson, 2011）。在该实验中，参与者被要求记住一个单一的栅格刺激经过短暂延迟，然后呈现双眼竞争显示作为记忆探测。研究人员发现，视觉意象较强的参与者更有可能将记忆中的图像感知为主导图像，表明工作记忆与感觉层面的意象之间存在相互作用。此外，同一研究还表明，当背景亮度增加时——这种操作已知会干扰视觉意象（Sherwood & Pearson, 2010）——意象能力强的个体在工作记忆任务上的表现受损，而意象能力较弱的个体则未受影响。这表明视觉工作记忆的表现可能部分依赖于基于意象的感觉表征。在另一项个案研究中，一位无幻象症患者在一项具有挑战性的视觉工作记忆任务中的表现显著差于智商匹配对照组，该任务要求参与者在一个4秒延迟期间记住呈现形状的边界（Jacobs等, 2018）。综合来看，这些发现表明无幻象症可能与视觉工作记忆缺陷有关，特别是在对内部视觉表征要求高的条件下。

然而，令人惊讶的是，越来越多的其他研究发现，无幻象症个体在视觉工作记忆任务上的表现与控制组相当，尽管他们缺乏视觉意象（Jacobs等, 2018; Keogh等, 2021; Pounder等, 2022）。这种反直觉的模式促使研究人员提出，无幻象症者可能会通过依赖非视觉策略来补偿，如言语编码或空间推理，以支持任务表现。例如，在我们上面讨论的同一项个案研究中，那位无幻象症患者在一项较简单的工作记忆任务上（具体为检测编码阶段和测试阶段之间视觉边界的大变化）表现与智商匹配对照组相似（Jacobs等, 2018）。Keogh, Wicken和Pearson（2021）报告称，尽管无幻象症参与者展现了与控制组相似的视觉工作记忆容量，但根据他们的自我报告策略，他们的策略主要是非视觉的，与控制组参与者使用的视觉策略形成对比。与此一致，Knight, Milton和Zeman（2022）发现，无幻象症个体在一项视觉工作记忆任务上表现与控制组相当，该任务要求参与者报告Gabor图案的方向，即使在编码和提取之间引入了干扰项也是如此。同样，Pounder等（2022）发现，无幻象症参与者在三项视空间工作记忆任务上的表现与控制组相当：空间跨度任务、心理旋转任务和剑桥一次点触袜子任务。此外，最近的一项神经影像研究揭示，一位无幻象症参与者在视觉短期记忆任务中表现出与其同卵双胞胎（该双胞胎具有完好的视觉意象能力）极为相似的神经表征（Megla等, 2025）。综合来看，这些发现表明，尽管无幻象症者可能缺乏视觉意象，但他们可能通过参与替代的非视觉认知策略来维持工作记忆中的信息以进行补偿。

对无幻象症者言语补偿假设的一个近期挑战来自以下预期：如果无幻象症个体主要依赖言语策略，那么他们在言语记忆任务上的表现应该与控制参与者相当，因为这些任务不依赖视觉意象。然而，最新的研究结果并非如此。研究表明，无幻象症个体在言语短期记忆任务（当研究人员播放单词列表的录音时）和视觉短期记忆任务（当研究人员以视觉方式呈现单词列表时）上的表现都差于对照组（Monzel等, 2022）。这些结果使得对无幻象症者在视觉记忆任务中策略使用的解释变得复杂。

解释先前关于无幻象症视觉工作记忆（VWM）发现的一个挑战在于，各研究使用的刺激和范式种类广泛。这些差异使得直接比较结果或得出明确结论变得困难。一条平行的工作记忆研究线索已经阐明，VWM由不同的组成部分构成，即容量和精度，应该分别测量（Zhang & Luck, 2008）。在这一双成分模型的假设下，其他研究表明，更复杂的刺激，如多边形和日文字符，倾向于增加决策阶段的混淆错误，而不是反映真正的存储限制（Awh等, 2007）。映射到工作记忆的双因素模型上，先前无幻象症研究中使用Gabor图案等更复杂的刺激可能探测的是精度指标而非工作记忆容量。鉴于我们主要关注评估无幻象症个体的VWM容量，使用一种对条件和个体差异既可靠又敏感的任务至关重要。为应对这一需求，我们采用了变化定位任务，这是一种最近被证明能稳健测量VWM容量的范式（Zhao等, 2022）。在该任务中，参与者短暂查看一组视觉项目，经过短暂延迟后，被要求识别测试阵列中哪一个项目发生了变化。该任务展现了很高的半信度（Spearman-Brown相关系数>0.75），仅需50-60次试验，大约五分钟即可完成。因此，在本研究中，我们使用这一经过充分验证的变化定位任务，配合多种视觉刺激类型，来评估无幻象症与控制参与者的VWM表现。

在本研究中，我们调查了无幻象症个体的视觉工作记忆是否受损。具体而言，我们提出心智意象在有效提取信息到视觉工作记忆中发挥着关键作用。在没有意象的情况下，无幻象症个体可能依赖替代表征策略，如言语化，这些策略对于视觉要求较高的任务可能效率较低，从而导致工作记忆表现降低。在实验1中，我们使用色块或分形作为刺激进行了变化定位任务。颜色刺激具有高区分度和易于命名的特点，而分形在视觉上更复杂，难以用言语标记。这一设计使我们能够考察可能更依赖言语编码策略的无幻象症参与者，是否相对于控制组在分形任务上比在颜色任务上表现更差。在实验2中，我们旨在进一步探索无幻象症中非视觉策略在补偿视觉工作记忆缺陷方面的潜在使用。为将我们的发现推广到视觉呈现的单词和字母串，参与者完成了涉及单词和两种伪词的变化定位任务：语音学有效的伪词和语音学无效的伪词。我们假设，如果无幻象症个体通过音韵编码进行补偿，那么相对于控制组，他们在涉及单词和语音学有效伪词的任务上的表现应该比涉及语音学无效伪词的任务上保持得更好。通过在实验2中使用言语材料，参与者更可能使用言语策略，即工作记忆中的音韵环路（Baddeley & Hitch, 1974），来辅助其视觉工作记忆表现。

研究片段

参与者

我们使用视觉意象清晰度问卷（VVIQ；Marks, 1973）对无幻象症组和控制组的心理意象能力进行评估。VVIQ是一种自我报告测量工具，用于评估个体视觉心智意象的清晰度。VVIQ分数范围为16至80，分数越高表示意象越清晰。遵循Bainbridge等（2021）的标准，得分25分或以下的参与者被归类为无幻象症。对于对照组，仅纳入得分

结果

我们在此处的主要问题是考察无幻象症者在颜色和分形刺激下的视觉工作记忆是否受损，其中颜色刺激比分形刺激更易命名。为了检验这一问题，我们首先进行了一个混合效应线性模型，以Aphantasia和任务类型为预测变量（准确率~aphantasia * task type + 1|subject）。我们观察到Aphantasia的显著主效应（β = -0.13, SE = .02, t(105) = -5.51, p < .01, 图3），表明无幻象症者

讨论

在实验1中，我们的发现表明，无幻象症个体在涉及颜色和分形刺激的视觉工作记忆任务中显著受损。这一损伤在准确率和K容量指标中均有体现，并且不随刺激类型而异，这表明视觉工作记忆存在普遍性缺陷，而非与特定视觉特征相关的缺陷。此外，我们发现，由VVIQ测量的心智意象能力与表现

参与者

我们使用与实验1相同的筛查标准来筛选无幻象症者和控制组，以及相同的注意力检查程序。在实验2中，我们从无幻象症网络及相关Reddit论坛等在线社区招募了77名有幻象症的年轻成年人（年龄18–35岁）。他们的平均VVIQ得分为16.84，标准差为1.90，47%的参与者曾参与实验1（图1B）。对照组由80名通过Prolific招募的参与者组成

结果

在实验2中，我们的主要目标是将实验1的发现推广到单词和非单词字母串，设置三个条件：单词条件（测试音韵和语义策略的使用）、语音学有效伪词条件（测试音韵策略的使用）和语音学无效伪词条件（提供最小的语义或音韵支持）。

为了考察这个问题，我们首先进行了混合效应线性模型分析。非言语刺激实验2旨在探究非幻象者在非言语刺激中观察到的视觉工作记忆损伤是否也会延伸到言语材料。与实验1的发现一致，在所有言语视觉工作记忆任务中——包括单词、语音有效的伪词和语音无效的伪词——非幻象者的表现均显著差于对照组参与者。这种损伤在各条件下保持一致，且未发现显著交互效应。

总讨论：本研究探讨了视觉意象与视觉工作记忆（VWM）之间的关系，这两种认知功能在概念上常常相互交织。在两项实验中，我们使用变化定位任务对不同刺激类型的非幻象者和对照组参与者进行了VWM表现测试。在实验1中，我们测试了色块和复杂分形图形的记忆；在实验2中，我们将研究范围扩展到另一类视觉刺激：真实单词。

CRediT作者贡献声明
Wilma A. Bainbridge：撰写——审阅与编辑、监督、资源获取、项目管理、资金获取、形式分析、概念构思。
Chong Zhao：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、可视化、项目管理、方法论、形式分析、数据管理、概念构思。
Edward K. Vogel：撰写——审阅与编辑、监督、资源获取、项目管理、资金获取、概念构思。

未引用参考文献：others, 2022。

伦理声明：所有参与者或其法定代表均已书面知情同意参与本研究和发表相关文章。研究已尊重参与者的隐私权利。

本研究在研究所在地遵守了相关法律、监管框架和指南。本研究已获得芝加哥大学机构审查委员会（IRB）批准。（批准编号：IRB19-1395）

致谢：本研究获得以下资金支持：美国国家精神健康研究所（资助编号：ROIMH087214，授予E.K.V.）；美国海军研究办公室（资助编号：N00014-12-1-0972，授予E.K.V.）；美国国家眼科研究所（资助编号：R01-EY034432，授予W.A.B.）。

Chong Zhao | Edward K. Vogel | Wilma A. Bainbridge
芝加哥大学心理学系，美国伊利诺伊州芝加哥市，邮编60637