客体特征在视觉工作记忆中的加工时程
2020年04月10日 01:20 来源：《中国社会科学报》2020年4月10日第1904期 作者：吴文春
工作记忆是巴德利（Baddeley）和希契（Hitch）于1974年提出的一个概念，其功能是对输入的刺激信息进行暂时性加工和储存，它也是一个资源有限的记忆系统。与短时记忆相比，它更强调在当前活动或任务中对信息进行策略性的加工。典型的工作记忆模型包括三个基本成分：语音回路、视觉空间模板和中央执行系统。其中，语音回路又称为言语工作记忆，负责以声音为基础的信息储存与控制，包含语音储存和发音控制两个过程，能通过默读重新激活消退的语音表征以防止遗忘，还可以将书面语言转换为语音代码。视觉空间画板也称为视觉工作记忆，主要负责储存和加工视觉信息。中央执行系统是工作记忆的核心，负责整个工作记忆过程，通过与注意机制相结合来协调和控制视觉空间模板和语音回路两个子系统之间的活动，同时与长时记忆保持联系。
在三成分模型中，子系统视觉工作记忆是20多年来认知心理学及认知神经科学最为活跃的研究领域之一，其关键问题是特征加工和存储问题。而特征加工又分为两个方面：加工方式和加工时程。目前学术界对视觉工作记忆的加工和存储机制进行了大量富有成效的研究，而对于客体特征加工的时程问题，已有研究并不多，研究者提出的理论观点也少。对此，我们梳理了相关的理论并在已有研究的基础上提出特征加工的三阶段理论。
特征整合理论
视觉工作记忆与注意和视知觉之间有着密切的双向作用关系。在视觉工作记忆的过程中，人们在存储视觉刺激之前需要先对其所包含的各个特征（如形状、颜色等）进行加工、整合，斯韦恩（Svein）认为这一阶段属于知觉编码阶段或识记阶段。在这一短暂的加工过程中，人们往往意识不到自己分析过刺激的各具体特征，而总是把它知觉为一个统一的整体，这意味着大脑需要把散布于不同皮层区域的分散信息合理而快速地联结在一起。这一过程即为特征捆绑（feature binding）。那么，人们在视觉工作记忆中对客体特征进行加工需要注意的参与吗？特丽斯曼（Treisman）和格拉德（Gelade）于1980年提出的特征整合理论给出了细致的解答。他们专门对客体（物体）和特征进行区分，将特征看作某个维度的一个特定值，而客体则是一些特征的结合。例如，蓝色和圆形分别是颜色和形状这两个特征维度上的一个特定值，而蓝色圆形则是由蓝色和圆形这两个特征组成的一个客体。特征整合理论认为，特征是由功能上独立的知觉子系统来进行分析，这种加工是以平行方式进行的，而客体的辨认则需要集中性注意参与，是系列加工的结果，其功能是将客体的各特征捆绑起来组成单一完整的单元。根据特丽斯曼等人的观点，特征整合理论应该包含两个加工阶段，第一阶段是对各特征进行快速的分析识别，第二阶段在集中性注意的参与下对各特征进行捆绑，以形成一个完整的客体。
特征捆绑的双阶段理论
汉弗莱（Humphreys） 等人认为特征整合论只考虑注意阶段的捆绑，而忽视了前注意阶段的捆绑；于是，在系列实验的基础上，他们提出了捆绑的双阶段理论。该理论认为，特征捆绑分为前注意捆绑和注意捆绑两个阶段。在第一阶段，客体的组成部分（即整体特征）先得到捆绑，从而使客体有一个整体形象。如在视知觉中，先把形状等整体特征捆绑成一个客体轮廓。该阶段的捆绑是前注意的，包含根据刺激对整体成分的自下而上的组织过程，同时也包括根据已储存的有关客体的表征进行自上而下的激活。在第二阶段，在注意的参与下，对客体的细节特征进行捆绑，以便形成客体的具体完整的形象。如在视知觉中，客体的整体形状与颜色等表面特征的捆绑就属于此阶段的捆绑。由此可推论，形状各成分之间的捆绑发生于较早的阶段，而形状与颜色等表面特征的捆绑发生于较晚的阶段。
陈彩琦、刘志华和金志成认为，该理论对捆绑的机制作出了更细致的区分，并融合了两种不同层次的捆绑现象，对建立系统的捆绑理论具有重要意义。此后，张明和狄胜德采用由形状和颜色两种特征组成的平面图形为刺激材料，考察了客体在工作记忆中的加工时程，结果表明，视觉物体工作记忆的表征包括两个水平，第一层是对客体的特征进行加工存储，第二层才是对特征的捆绑。第二层次的加工不是必需的，捆绑只有在任务需要时才进行，且捆绑的过程符合特征捆绑的双阶段理论。
特征加工的三阶段理论
综合来看，特征整合理论和特征捆绑的双阶段理论都有其各自的实验依据，各有其合理性，也有其不足。仔细分析后发现，特征整合理论是从整体上将客体的特征加工分为单个的特征加工（编码）和特征捆绑两个阶段，而双阶段理论则是针对特征捆绑这一过程来进行具体的阶段分解，前者未对特征捆绑进行细分，且未对组成客体的不同类型（维度）或不同复杂度的特征加工时程进行考察和比较，而后者没有涉及单个特征的加工这一过程。此外，双阶段理论虽然有对不同维度的两个特征捆绑的时程和阶段进行系统考察和确认，但其观点和结论与之后的诸多研究结果并不相符。双阶段理论认为，形状这一客体的整体特征在第一阶段优先得到加工捆绑，而颜色这一表面特征被界定为细节特征，需要到第二阶段才能得到捆绑。然而，多数学者认为，颜色是物体的一种基本特征而非细节特征；张明和狄胜德的研究发现，不同特征的加工时间不同，颜色的加工完成得较早，记忆效果好，而形状的加工完成得较晚，记忆效果也差，表现出颜色的子系统优势。沈模卫等人和吴文春在考察客体工作记忆中图形存储机制的研究中均发现颜色特征记忆绩效高于形状特征；此外，丁锦红等人和张豹等人的眼动实验也证实了颜色属性加工的优先性。
那么，组成客体的不同类型的特征在加工时程上是否有差异？客体特征在视觉工作记忆中加工（含捆绑）的具体进程如何？吴文春、陈嘉倩和刘昌最近采用三维立体图形为记忆材料对此进行考证，实验一的图形由颜色和形状两种基本特征组成，实验二的图形由基本特征颜色和细节特征图案组成。结果表明，客体工作记忆中的特征加工存在显著的时程效应，颜色加工最早完成，然后是形状与颜色—形状的捆绑，最后是图案与颜色—图案的捆绑。基于此，结合张明和狄胜德的研究，我们认为，客体特征在视觉工作记忆中的加工时程具体应包含三个阶段：第一阶段为颜色特征的加工，第二阶段为形状等其他基本特征的加工及特征间的捆绑，第三阶段为细节特征或复杂特征（如图案、纹理）的加工及特征间的绑定。当然，三阶段理论的观点还需要进一步研究和考证，尤其是眼动和ERP脑电实验结果的支持。
（本文系广东省哲学社会科学“十二五”规划项目（GD14XXL03）成果）
（作者单位：韩山师范学院教育科学学院）
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