视觉工作记忆维持阶段大脑认知神经机制探究

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1、视觉工作记忆维持阶段大脑认知神经机制探究摘要：视觉工作记忆指短暂维持不在视域内信息并进行活跃认知加工的过程,在人类高级认知活动中具有极其重要的作用•但是，目前关于人类大脑在视觉工作记忆维持阶段对多特征复杂客体（例如，面孔信息和房子信息）信息的认知加工机制还没有得到深入的研究•另外，对不同的客体信息进行维持是否对应不同的认知加工模式，以及视觉工作记忆维持阶段负荷效应的神经基础还没有得到广泛的研究•因此，本研究从面孔信息和房子信息的视觉工作记忆任务出发，采用行为实验和功能核磁共振技术探究视觉工作记忆维持阶段中对不同记忆内容的行为表现、

2、大脑激活强度、视觉皮层解码机制及其负荷效应，为大脑功能方面对于视觉工作记忆内容的表征提供具有价值的影像学依据•研究结果表明，被试在对复杂客体的视觉工作记忆任务中表现出视觉工作记忆容量的有限性和负荷效应，可以通过双侧海马旁、双侧顶内沟的激活强度和V4、双侧梭状回、双侧颖上沟的信息解码正确率区分视觉工作记忆维持内容•另外，双侧壳核的激活强度则体现了视觉工作记忆负荷效应.关键词：视觉工作记忆；维持阶段；负荷效应；行为表现；激活强度；解码机制；视觉工作记忆(visualworkingmemory,vWM)属于工作记忆的一种，具体是指将不在

3、视域范围内的视觉信息进行短暂活跃加工的认知过程[广3]・在现实生活中，人类在进行各项认知活动的时候都需要将当前的视觉信息进行短暂的存储以解决跟当前任务相关的认知问题•大量研究表明，视觉工作记忆对个体行为产生了重要的影响•个体在视觉工作记忆容量差界与个体在注意控制、流体智力和学业成绩等方而的差异紧密相关[4~7]・同时，视觉工作记忆是连接人类知觉加工和高级认知过程Z间的关键因素[8^10].所以，视觉工作记忆在人类的认知活动过程中扮演着极其重要的作用[11,12].视觉工作记忆维持阶段的认知神经机制研究也是己有视觉工作记忆研究涉及较

4、广方面之一，通过对维持阶段解码机制的研究，利用相关指标预测个体在维持阶段所维持的具体内容，并同时探究特定脑区在进行解码时的激活模式，为更深入了解视觉工作记忆认知模式以及人类大脑认知过程具有非常重要的作用.近几十年来，研究者们对于视觉工作各个方面的研究均取得了一定的成果,对记忆容量、负荷效应、编码机制以及存储机制等方面有了更深入的了解[3,13,14,15]•在关于视觉工作记忆负荷的研究中，研究结果基本趋于一致:认知加工负荷越高，被试的工作记忆广度任务成绩越低[14,16].-些研究者关于视觉工作记忆维持阶段解码机制研究探究了初级视

5、觉皮层的激活模式，主要口的是探究V1~V4这些脑区是否处理特定内容(content-specific)信息，认为初级视觉皮层的激活模式可以区分朝向信息[17,18],前人在视觉工作记忆维持阶段的研究中得岀，前额叶皮层(prefrontalcortex)、颍下皮层(inferiortemporalcortex)、额叶-顶叶联合区域(fronto-parietalareas)等脑区的激活都体现了视觉工作记忆任务屮对客体信息的维持，但是，在不同的研究屮涉及的刺激材料有所差异导致维持阶段激活脑区可能会有所差异[19]•一些研究中，当刺激材

6、料为面孔或者房子的时候，维持阶段的大脑激活可能会主要体现在面孔选择区(梭状lH

7、:FFA)和房子选择区(海马旁lH

8、:PPA)[20,21].在对单特征客体的分析基础上，有研究者继续探究初级视觉皮层以及其他皮层对于多特征客体(例如，面孔和房子等信息)的激活模式，该研究结果表明，初级视觉皮层和客体选择区域都可以对不同种类的视觉信息进行区分[22]•但是也有关于初级视觉皮层的研究表明，初级视觉皮层主要是对视觉信息进行知觉层面的加工然后作为信息传递途径将视觉信息传递到其他脑区进行进一步的认知加工处理[23]・综上所述，目前为止，关于视觉

9、初级皮层能否对多特征复杂客体信息进行解码还没有得到清楚的研究，关于人类大脑在视觉工作记忆维持阶段对多特征复杂客体(例如，面孔信息和房子信息)信息的认知加工机制和模式也没有得到深入的研究，维持阶段负荷效应的神经基础同样还没有得到广泛的研究，所以，本研究将以多特征客体为刺激材料探究在视觉工作记忆维持阶段各个皮层的解码机制•本实验的目的为探究在对具有复杂特征的条目进行记忆的吋候，被试的工作记忆成绩体现的负荷效应是否与刺激材料类型相关，大脑的激活区域以及通过这些大脑区域的激活是否可以预测被试所维持的记忆内容，我们是否可以通过视觉皮层的激活

10、模式来解码视觉工作记忆维持阶段的视觉工作记忆表征，在面孔/房子视觉工作记忆屮，负荷效应分别在房子和面孔记忆屮是如何体现的.假设在复杂客体信息的视觉工作记忆任务中也体现着视觉工作记忆容量有限性和负荷效应，并且不会受到刺激材料种类的影响•在面孔/房子视