劉含君蘭 趙守盈 郭海輝

摘要采用視覺搜索任務(wù)范式，以不同工作記憶容量的籃球運動員作為研究參與者，探討了視覺工作記憶對自上而下注意控制的影響。結(jié)果表明，不同視覺工作記憶容量的籃球運動員的注意控制能力存在差異，高視覺工作記憶容量組的成績略優(yōu)于低視覺工作記憶容量的籃球運動員；視覺工作記憶中信息性質(zhì)影響注意控制，其影響作用是通過記憶項目特征與目標項目特征相匹配的情況來實現(xiàn)，這個影響過程不受視覺工作記憶容量大小的調(diào)節(jié)。

關(guān)鍵詞工作記憶，工作記憶容量，工作記憶內(nèi)容，注意控制，籃球運動員。

1引言

工作記憶（workingmemory）一直是心理學(xué)研究的熱點之一，它是能夠同時加工、管理和儲存信息的系統(tǒng)，是一個暫時的信息加工平臺，能夠?qū)邮盏男畔⑦M一步的加工處理。Baddeley提出工作記憶是容量有限的系統(tǒng)，是知覺、動作和長時記憶問的接口，因此也是思維的一個基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)（Baddeley，1992，2000，2003）。

工作記憶容量的大小經(jīng)常被看作是對認知加工的重要限制，并且被認為是區(qū)分個體之間以及特殊群體之間差別的基礎(chǔ)。Baddeley（1992）認為工作記憶模型的一個明顯特征就是注意控制的性質(zhì)，這實際上也就是工作記憶容量有限的理論基礎(chǔ)。Engle（2002）做的潛變量研究分析表明，工作記憶容量反映的是個體注意控制的能力，更多地涉及了在控制過程和自動化過程中的差異而不是在存儲容量方面的差異，這也是導(dǎo)致工作記憶容量的個體差異與高級認知能力，如語言理解、推理、一般流體智力相關(guān)的根本原因。Corsi積木測驗（corsi block task）是測量視覺工作記憶容量的經(jīng)典任務(wù)（Vandierendonck，Kemps，Maria，&Ar-naud;，2004）。其優(yōu)點是順序呈現(xiàn)的視覺刺激是隨機的空間位置，為非語音性編碼，排除了言語工作記憶對實驗數(shù)據(jù)的污染（張拉艷，周世杰，2005）。

工作記憶在心理學(xué)很多的分支學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)已成研究熱點，但在運動心理學(xué)領(lǐng)域卻驚訝地發(fā)現(xiàn)很少有人把這個概念引入（Furley&Memmert;，2010）。Adams和Dijkstra（1966）在該領(lǐng)域做出了最早的實驗研究，結(jié)果表明，運動員的手臂動作與空間存在一定的關(guān)系，手臂每次對空間位置的工作記憶存在遺忘效應(yīng)，其遺忘速度與文字遺忘的情況類似。有研究指出，高工作記憶容量的運動員能更好地集中注意于當(dāng)前決策任務(wù)而不受無關(guān)聽覺刺激的干擾，并且還能更好地根據(jù)實際情況的變化而采用自己的戰(zhàn)術(shù)決策，而不是盲從教練提出的不適當(dāng)?shù)姆桨福‵urley&Memmert;，2012）。

Desimone和Duncan（1995）提出的偏向競爭模型認為，在視覺搜索場景中，視場中充滿許多物體，由于注意資源有限，視場中的物體就會競爭注意資源。若某一物體表征與當(dāng)前工作記憶中所保持的目標模板相同，那么該物體表征就會取得競爭優(yōu)勢而被視覺注意優(yōu)先選擇。根據(jù)偏向競爭模型，Downing（2000）利用人臉圖片以及繪制的幾何圖形為實驗材料研究發(fā)現(xiàn)，即使在沒有明顯的搜索目標的情況下，視覺注意也會優(yōu)先選擇客體工作記憶中當(dāng)前所保持的物體表征。

視覺注意是個體借以選擇任務(wù)相關(guān)信息并抑制無關(guān)信息的一種認知機制，而工作記憶是在外界刺激后個體借以積極保持任務(wù)相關(guān)信息并抑制無關(guān)干擾的另一種認知機制。因此，在這種情況下，工作記憶內(nèi)容可以被用來主動引導(dǎo)注意選擇視場中與之匹配的刺激。Phillips和Takeda（2009）采用ERP技術(shù)探討了有效和無效條件下視覺工作記憶對視覺搜索的影響，要求被試在搜索序列中尋找與記憶項目相同的客體，并對它的位置做出反應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)記憶項目有相同特征的分心物出現(xiàn)時，P300的波幅較小。

還有研究者探討了工作記憶容量對注意控制的影響，得出結(jié)論，視覺工作記憶容量影響自上而下的注意控制（張夢竹，楊梅波，2009）。隋雪、林楠、高淑青和王小東（2010）采用眼動記錄法結(jié)合雙任務(wù)范式探討工作記憶對視覺搜索的引導(dǎo)作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)工作記憶對視覺搜索起引導(dǎo)作用，并且具有自上而下的影響，當(dāng)工作記憶與視覺搜索內(nèi)容不匹配的條件下，由于受到工作記憶容量的限制，工作記憶內(nèi)容會對視覺搜索產(chǎn)生干擾作用，證實了偏好競爭模型。

綜上所述，為了深入了解視覺工作記憶引導(dǎo)注意控制的產(chǎn)生機制及其制約因素，特別是在籃球這一運動項目中，有必要采用嚴格的實驗設(shè)計，結(jié)合籃球運動的注意特點，來探討籃球運動員的視覺工作記憶是如何對注意控制產(chǎn)生影響。

本研究從籃球?qū)ｍ椚胧?，以探討工作記憶容量對注意控制的影響。借鑒前人的實驗范式，在驗證偏向競爭模型的同時，把工作記憶容量加入，探討是否工作記憶容量不同的籃球運動員的注意競爭資源不同。若是研究證實了工作記憶容量對籃球運動員的注意控制具有影響，我們可以進一步嘗試將研究結(jié)果用于心理選材的實踐，將工作記憶容量作為選拔、評價籃球運動員的指標；也可以從心理訓(xùn)練的角度，幫助運動員在比賽中取得更完美的發(fā)揮。

因此，在Furley和Memmert（2013）的實驗基礎(chǔ)上，加入工作記憶容量這一變量，通過工作記憶容量測試篩選出符合實驗要求的籃球運動員，也就是工作記憶容量較高和較低兩組，然后再分別做視覺搜索實驗，視覺搜索實驗是根據(jù)Furley改編過后的范式，相比傳統(tǒng)的實驗范式更加貼近運動專項的注意特點。實驗假設(shè)，高工作記憶容量的籃球運動員的反應(yīng)時顯著短于低工作記憶容量的籃球運動員；有效信息條件下的反應(yīng)時顯著短于無效信息和中性信息條件下的反應(yīng)時。

2方法

2.1被試

被試為北京某大學(xué)籃球?qū)ｍ椀膶W(xué)生，共52人。平均年齡為20.54±1.05歲，平均運動年限為1.42±0.86。所有被試均為智力正常學(xué)生，視力或矯正視力均正常，沒有色盲、色弱等眼疾患者。

2.2實驗設(shè)備與材料

實驗設(shè)備為lenovo臺式電腦，xp系統(tǒng)，15寸屏幕共30臺。

實驗材料共有兩種，第一種為工作記憶容量測試材料，使用Corsi積木測驗，運用ppt電腦應(yīng)用程序呈現(xiàn)。第二種為注意控制測試軟件，采用E-prime編制，記錄實驗參與者的反應(yīng)時。

2.3實驗設(shè)計

研究為3（信息性質(zhì)：有效、無效、中性）x2（工作記憶容量：高組、低組）混合實驗設(shè)計，其中信息性質(zhì)為被試內(nèi)設(shè)計，工作記憶容量為被試問設(shè)計。因變量為反應(yīng)時。

有效信息是指給出的記憶圖片，在接下來的搜索序列中也存在，并且是搜索目標；無效信息是指給出的記憶圖片，在接下來的搜索序列中存在，但不是搜索目標；中性信息是指給出的記憶圖片，不在接下來的搜索序列中出現(xiàn)。

2.4實驗程序

整個實驗在一個安靜的房間里進行。被試坐在計算機正前方，眼睛正對屏幕中心，眼睛與屏幕的距離為70 cm。

工作記憶容量測試實驗：使用Corsi積木測驗，測試開始后，屏幕中央呈現(xiàn)25個黑色立方體，被試點擊“開始”按鈕后，黑色箭頭分別指向3個立方體，指向時間為600 ms，間隔400 ms，箭頭全部消失后，要求被試用鼠標按順序點擊剛才黑色箭頭指向的3個立方體。屏幕會出現(xiàn)提示告知被試點擊的順序是否正確。然后再按“開始”按鈕，進行另一個順序測試。在“開始”按鈕下放會提示每次呈現(xiàn)的積木個數(shù)，積木個數(shù)從3開始，做完長度為3的共6個順序任務(wù)后，長度會依次增加，如果被試連續(xù)兩次不能通過某一長度，測驗自動終止。測試成績的前后20%作為工作記憶容量的高組和低組（張夢竹，楊梅波，2009）。

注意控制實驗：首先呈現(xiàn)注視點（1000 ms），然后在屏幕中央給出一個卡通人物圖片，使用專業(yè)軟件制作出5個不同的卡通人物（衣服、膚色不同），隨機選擇其中一個呈現(xiàn)，要求被試記住這個人物圖片。接著再呈現(xiàn)注視點，然后是搜索序列圖片，圖片中有4個人物形象，分布在以屏幕中心為圓點，以5。視角為半徑的假想圓周上，共有4個呈現(xiàn)位置，分別為0°、90°、180°、270°，每次隨機在4個位置上呈現(xiàn)，且相鄰兩個圖形在圓周上的距離相等。被試任務(wù)是搜索誰拿著球并進行相應(yīng)反應(yīng)，如果是左邊的人物拿著球，就按左箭頭鍵；如果是上方的人物拿著球，就按上箭頭鍵（Furley&Memmert;，2013）。

2.5數(shù)據(jù)處理

通過工作記憶容量測試實驗的成績，篩選出測試成績的前后20%作為工作記憶容量的高組和低組。注意控制實驗的被試數(shù)據(jù)均有效，使用重復(fù)測量方差分析處理搜索反應(yīng)時數(shù)據(jù)，采用SPSSl8.0數(shù)據(jù)處理軟件。參照相關(guān)研究的處理方法，剔除了反應(yīng)時低于200ms和高于2000ms的數(shù)據(jù)（楊海波，2013）。

3結(jié)果

3.1工作記憶容量

參與工作記憶容量測試實驗的被試人數(shù)有52人，所篩選出來的高組有10人，低組的人數(shù)是11人。使用獨立樣本t檢驗，工作記憶容量的高組（M=8.55，SD=0.52）和低組（M=3.64，SD=0.51）具有顯著差異，t=2.09，p<0.05（雙尾檢驗），符合實驗要求。

3.2反應(yīng)時

工作記憶容量的高組和低組在不同信息性質(zhì)條件下的平均反應(yīng)時和標準差見表1。本實驗是2x3二因素混合設(shè)計，經(jīng)重復(fù)測量方差分析，結(jié)果見表2。

（1）工作記憶容量主效應(yīng)邊緣顯著F（1，19）=4.21，p=0.054，說明工作記憶容量高低不同的被試的反應(yīng)時差異邊緣顯著。進一步分析發(fā)現(xiàn)，工作記憶容量高的被試的反應(yīng)時顯著短于低組的被試。

（2）信息條件主效應(yīng)邊緣顯著F（2，38）=2.57，p=0.09，說明被試在不同信息條件下的反應(yīng)時存在邊緣顯著差異。進一步分析發(fā)現(xiàn)，被試在有效信息條件下的反應(yīng)時顯著短于無效信息條件，有效與中性信息條件下的反應(yīng)時差異邊緣顯著，中性與無效信息條件下的反應(yīng)時無顯著差異，事后檢驗結(jié)果見表3。

（3）組別與信息性質(zhì)的交互作用不顯著（F（2，38）=1.24，p=0.302）。

4討論

4.1工作記憶容量對注意控制的影響

Engle（2002）做了一系列的研究發(fā)現(xiàn)，工作記憶容量反映了個體控制注意的差異，以及注意加工的能力，特別是在有干擾和分心物的環(huán)境下。本研究是以不同的工作記憶容量的籃球運動員為被試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高工作記憶容量的籃球運動員的反應(yīng)時邊緣顯著短于低工作記憶容量的籃球運動員，也就是說高工作記憶容量的籃球運動員的視覺搜索效率顯著比低視覺工作記憶容量高。導(dǎo)致沒有顯著差異的原因可能有以下幾種：被試量不夠；被試的運動水平不統(tǒng)一；在實驗過程中沒有嚴格控制額外變量。實驗結(jié)果雖然沒能得到顯著的數(shù)據(jù)，但邊緣顯著也能夠表明在運動領(lǐng)域中，特別是團隊運動項目中運動員的工作記憶容量的重要性，本研究的結(jié)果與Kane（Kane，Bleekley，Conway，&Engle;，2001；Kane&Engle;，2003）的結(jié)果基本一致。

Kane等人（Kane et al，2001；Kane&Engle;，2003）以視覺搜索實驗進行了研究，他們在兩種實驗條件（無附加任務(wù)和有附加任務(wù)）下，對工作記憶容量較大和工作記憶容量較小的兩類被試進行比較，證實了兩類被試的工作記憶差異的確是由注意控制能力的差異導(dǎo)致的。工作記憶容量較大的被試能夠較好地控制注意分配，而工作記憶容量較小地被試則會浪費注意資源，工作記憶容量較大的個體能夠很好的控制自己的注意，在適當(dāng)?shù)臅r候?qū)ψ⒁膺M行轉(zhuǎn)移。

近年來的研究表明，高、低視覺工作記憶容量個體在注意控制任務(wù)上存在顯著差異。例如，Engle（2002）通過結(jié)構(gòu)方程模型的研究發(fā)現(xiàn)，相對于工作記憶容量較小的個體，工作記憶容量較大者的注意選擇的抑制效率也較高。在一系列的記憶任務(wù)中，低工作記憶容量的個體更容易受到各種各樣的干擾。高工作記憶容量的個體能夠抑制更多的干擾刺激，同時保持與任務(wù)相關(guān)的信息。因此他們認為，工作記憶能力的差異實際上反映了注意控制的能力。

Tuholski Engle和Baylis（2001）研究表示，當(dāng)給被試呈現(xiàn)與目標刺激的物理特征相似的干擾信息時，低工作記憶容量的個體完成計數(shù)任務(wù)的速度顯著減慢。工作記憶中的中央執(zhí)行功能與抑制作用有關(guān)，工作記憶容量與利用注意將無關(guān)信息排除的能力有關(guān)。例如，Rosen和Engle（1997）發(fā)現(xiàn)在范疇流暢性任務(wù)中，低工作記憶容量的個體無法抑制重復(fù)回憶的例子，相對于高工作記憶容量的個體來說，他們回憶了更多的重復(fù)的例子。

總之，工作記憶容量反映了個體控制注意能力的差異。這種差異可以理解為個體激活、保持或抑制記憶表征所需的、指向目標的注意之間的差異。資源共享模型（Hitch，Towse，&Hutton;，2001）認為，工作記憶容量是可獲得的一個激活量，而加工和存儲功能共同分享這一激活量。當(dāng)認知操作中需要的資源總量超過這一激活量時，加工過程和存儲過程開始對資源的要求進行平衡。根據(jù)這個模型，不同工作記憶容量的籃球運動員對工作記憶資源的分配能力不同，高工作記憶容量籃球運動員對資源的分配能力比低工作記憶容量籃球運動員強。所以，高工作記憶容量的籃球運動員能靈活地在搜索目標保持、記憶項目信息和搜索任務(wù)之間分配資源，從而保證加工過程的順利進行，而低工作記憶容量的籃球運動員很難做到這一點，從而導(dǎo)致搜索效率存在差異。

這一結(jié)果也給我們帶來了一些啟示，在籃球運動員選材方面，可以把個體的工作記憶容量作為一個篩選的項目。同時，在運動訓(xùn)練過程中，也可以考慮加入對工作記憶容量的訓(xùn)練，使運動員在賽場上充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢，獲得更好的成績。

4.2信息條件對注意控制的影響

早期研究表明，工作記憶中儲存信息的內(nèi)容影響注意控制過程。為了進一步探討籃球運動員工作記憶中信息內(nèi)容對注意控制的影響，本研究中，先給籃球運動員呈現(xiàn)記憶項目（人物圖片），然后再呈現(xiàn)搜索序列，記憶項目有時出現(xiàn)在搜索序列中，有時則不出現(xiàn)。搜索目標為籃球的位置，搜索序列是在屏幕上呈現(xiàn)四個人物圖片，其中一個人物圖片拿著籃球（搜索目標），被試的任務(wù)是找到籃球并判斷籃球的位置。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與記憶項目和搜索目標匹配時（有效條件）相比，當(dāng)所搜目標和記憶項目不匹配時（無效條件），籃球運動員的反應(yīng)時顯著變長。這個結(jié)果表明，工作記憶中的信息內(nèi)容影響籃球運動員的搜索效率，無論這個信息是目標相關(guān)信息還是目標無關(guān)信息。這個結(jié)果與Soto等人（Soto etal，2005；Soto，Humphreys，&Heinke;，2006）、Downing等人（Downing，2000；Downing&Dodds;，2004）的研究結(jié)果相一致。

Desimone等人（Desimone&Duncan;，1995）提出偏向競爭模型理論，該理論認為在同一時間內(nèi)，視野接受大量的外界信息，但是只有極小部分信息得到加工。不同客體之間相互競爭以獲得進一步加工和反應(yīng)。這個競爭過程受自下而上因素和自上而下因素的共同影響。偏向競爭模型也得到了神經(jīng)科學(xué)研究的支持，對短尾猿的單細胞記錄研究和對人類的神經(jīng)成像研究表明，工作記憶中保持的客體表征能促進神經(jīng)元的激活速度（Chelazzi，Duncan，Miller，&Desimone;，1998；Pessoa，Guticrrez，Bandettini，&Ungerlcider;，2002）。

根據(jù)偏向競爭模型，大腦產(chǎn)生的注意模板儲存在工作記憶中，它是對任務(wù)和目標的表征。也就是說，儲存目標模板的神經(jīng)元的激活自動使之相匹配的感覺輸入處于競爭的有利位置，因此，當(dāng)搜索序列中出現(xiàn)一個目標后，對目標進行反應(yīng)的神經(jīng)元就會強烈激活，而對非目標刺激進行反應(yīng)的神經(jīng)元則會受到抑制。按照這種方式，當(dāng)感覺輸入與當(dāng)前目標特征相匹配時，這些感覺輸入就處于競爭的有利位置。

具體到本研究中，有效信息條件下，搜索序列中目標所在項目與工作記憶中的表征相匹配，這個項目高度激活，處于有利競爭位置，因此目標也就處于有利位置，這就導(dǎo)致搜索效率提高。而在無效信息條件下，目標所在項目與工作記憶中表征不匹配，這個項目就受到抑制，目標也相應(yīng)受到抑制?；@球運動員需要對目標重新激活，這就導(dǎo)致搜索效率的下降。

Downing（2000）使用空間探測范式驗證了這個觀點。研究中，每個試驗開始要求被試記住屏幕上呈現(xiàn)的臉譜，然后再讓被試完成一個探測辨別任務(wù)。在探測刺激呈現(xiàn)之前，快速、短暫地呈現(xiàn)兩個任務(wù)無關(guān)臉譜，其中一個臉譜出現(xiàn)在兩個可能的探測位置中的一個。另外，其中一個臉譜與記憶過的臉譜一致，另一個則不一致。研究假設(shè)為，如果注意是自動被任務(wù)相關(guān)臉譜吸引，那么被試辨別臉譜匹配位置上的刺激的速度將會變快。實驗結(jié)果支持了研究假設(shè)，說明注意會被自動吸引到與工作記憶中內(nèi)容相匹配的項目上（潘毅，許百華，胡信奎，2007；張明，張陽，2007）。

Soto等人（2005）的實驗利用眼動技術(shù)探討視覺工作記憶內(nèi)容對注意控制影響的產(chǎn)生階段。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，即使被試知道與記憶項目相匹配的刺激是干擾刺激，他們的首次眼跳仍然會朝向記憶匹配項目。表明工作記憶中的信息內(nèi)容是以一種自動化的方式作用于注意的早起階段。Soto等人（2006）后來的研究更加表明，工作記憶中內(nèi)容不但可以在較困難的搜索任務(wù)中起到引導(dǎo)注意選擇的作用，而且還影響凸顯刺激的搜索。

從上述研究可以看出，視覺工作記憶中保持信息的內(nèi)容影響注意控制，這一點已和前人的研究達成共識。但是，對于視覺工作記憶內(nèi)容對注意控制的影響的內(nèi)部機制，至今還處于爭論之中。不過，本研究的結(jié)果支持了偏向競爭模型的觀點，即工作記憶中信息內(nèi)容對自上而下注意控制的影響是通過刺激特征是否與工作記憶內(nèi)容匹配的方式來實現(xiàn)的。

4.3本研究的不足

采用視覺搜索范式研究注意控制，針對籃球?qū)ｍ椄鶕?jù)前人改編后的范式而來，但相對于真實情景，還是缺乏一些真實性，在現(xiàn)實情境中，籃球運動員對籃球的注意會有很多額外的不定性因素，這是心理學(xué)實驗室實驗?zāi)壳斑€無法突破的局限。信息條件這一組內(nèi)變量可能會存在練習(xí)效應(yīng)，后續(xù)試驗可以進一步改進實驗范式，更能得出準確的數(shù)據(jù)。

5結(jié)論

通過實驗，本研究最終得到如下結(jié)論：（1）不同視覺工作記憶容量的籃球運動員的注意控制能力存在差異，高視覺工作記憶容量的籃球運動員的注意控制能力傾向優(yōu)于低視覺工作記憶容量的籃球運動員。（2）對于籃球運動員來說，視覺工作記憶中信息性質(zhì)影響注意控制，其影響作用是通過記憶項目特征是否與目標項目特征相匹配來實現(xiàn)，且這個影響過程不受視覺工作記憶容量大小的調(diào)節(jié)。