陈辉教授课题组在Science Advances发文揭示注意与工作记忆的新关系

编辑：转载自浙江大学心理与行为科学系公众号   时间：2021年12月01日    访问次数:2878

平时登录网页时，经常需要我们输入一串随机生成的验证码。为避免出错，我们需要对其投入足够的注意资源。然而，验证码一旦被使用，便成为不再有用的信息，大脑如何处理这一类已注意但将来不再有用的信息呢？

 

近日，浙江大学心理与行为科学系陈辉教授课题组在Science Advances在线发表了题为“More attention with less working memory: The active inhibition of attended but outdated information”的研究论文，对上述问题进行了深入探讨。

 

研究发现，大脑会对已注意但将来不再有用的信息进行主动抑制，使其记忆表征强度甚至弱于与任务完全无关的信息，从而阻止其进入工作记忆；并且，该主动抑制的完成需要执行控制资源的参与。该研究对注意和工作记忆的关系进行了新的阐释: (1)工作记忆的信息选择并非完全由注意决定，相反，工作记忆对已注意的信息仍然进行选择性存储；(2)更多的注意并不一定会导致更好的工作记忆，在当前研究中，更多的注意甚至阻碍了信息进入工作记忆。

 

作为大脑实时处理信息的核心认知系统，工作记忆的存储容量极其有限。因此，工作记忆必须具备高效的信息选择机制，从外部环境中选择最相关或最重要的信息进行存储和操作。长期以来，注意一直被视为信息进入工作记忆的“闸门”，即被注意选择的信息会存储至工作记忆，而未被选择的信息则被过滤。该观点得到了以往大量研究的支持。然而，陈辉教授及其合作者认为，以往研究中被注意的信息往往也是将来需要使用的信息，忽略了生活中常见的那些需要注意但将来不再有用的信息。例如上文中提到的验证码，虽然需要注意加工，但被用完之后就会变成完全无用的信息，从节省资源的角度考虑，工作记忆应当把这类信息拒之门外。

 

研究者推测，已注意但不再与任务相关的信息实质上变成了一种高激活的过期信息，为防止其进入工作记忆，并对后续任务的认知加工产生干扰，大脑会对其进行主动抑制加以清除。

 

为证明该假设，研究者系统比较了两类信息的工作记忆表征强度。一类为上述已注意但不再与任务相关的信息，称为关键特征；另一类为与任务完全无关的信息，称为无关特征（作为实验比较基线）。关键实验操作为，如实验流程图所示，在记忆项的图形呈现时，要求一组被试首先对其形状进行判断（如，是否为圆形），然后再记忆其颜色，此时形状作为关键特征；而另一组被试则要求直接忽略形状，只需记忆其颜色，此时形状作为无关特征。实验采用工作记忆引导注意效应和无关变化干扰效应等研究范式来探测两类信息的工作记忆强度。

 

实验流程图

 

行为和眼动结果一致发现，当形状作为需要被注意的关键特征时，其工作记忆强度竟然显著弱于需要被忽视的无关特征。

 

如结果图所示，当形状作为无关特征时，其可以产生显著的工作记忆引导注意效应，并且与其匹配的干扰子在视觉搜索中会吸引更多的眼跳和注视时长，表明无关特征被自动存储进了工作记忆；然而，当形状作为关键特征时，并未观察到类似的工作记忆引导注意效应，且匹配干扰子的眼动模式与其他干扰子无异，说明关键特征未被存储至工作记忆。由于关键特征在任务起始阶段需要被注意并使用，其激活强度一开始必然高于被忽略的无关特征，然而，其之后的工作记忆表征强度却反而弱于无关特征，表明关键特征在被用完之后受到了主动抑制。

 

行为及眼动结果图

 

后续实验表明，对颜色等强特征的抑制需要一定的时间完成。此外，当采用额外任务（倒减三）消耗执行控制资源之后，关键特征的记忆表征强度反而上升，能够产生工作记忆引导注意效应，表明对关键特征的主动抑制过程依赖于执行控制资源的参与。

 

该研究中，只有关键信息被抑制，而无关信息得以保留进入工作记忆，说明大脑会选择性地清除无用信息。研究者认为，由于主动抑制需要消耗执行控制资源，只有达到一定激活程度的无用信息（关键特征）才会触发主动抑制，以防止其对将来任务产生干扰；而对于那些本身较弱激活的无用信息（无关特征），大脑并不会消耗额外资源去对其进行抑制。这反映了大脑处理信息的高度灵活性。

 

本研究是在陈辉教授课题组与沈模卫教授、周吉帆教授的紧密合作下完成的，三人均为本文的共同通讯作者，论文第一作者付英涛和第二作者周祎灵均是陈辉教授课题组的博士生，浙江大学是该论文唯一署名单位。该研究得到了国家自然科学基金面上项目（32171046），浙江省自然科学杰出青年基金（LR19C090002）等项目的资助。

 

研究论文：

Fu, Y., Zhou,Y., Zhou, J.*, Shen, M.*, Chen, H.* (2021). More attention with less working memory: The active inhibition of attended but outdated information. Science Advances, 7, eabj4985.

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj4985

课题组网站：

https://person.zju.edu.cn/chen_hui

 

课题组其他相关参考论文

 

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来源 | 浙江大学心理与行为科学系

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