工作记忆大脑机制的研究
摘要：工作记忆是目前认知科学领域的研究热点之一，本文通过对工作记忆以及其相关理论进行简要介绍，重点从工作记忆的大脑神经机制进行探究，以及对信息的脑加工机制存在的差异性进行分析
关键词：工作记忆，脑神经机制，信息加工
1 中央执行控制系统与被激活信息的储存
工作记忆系统包括了执行控制和储存被激活信息这两个功能，执行控制主要负责管理信息的编码，提取；而储存被激活信息则是为了保持信息激活的状态，用来在随后的认知加工过程中及时的调用。smith教授在研究中发现，工作记忆中的中央执行系统内部包含了三个不同类型的操作流程：第一项操作是对与当前的工作记忆相关的心里进程和反应倾向进行不同程度的抑制；第二项操作是对不同的心里认知阶段进行有选择的注意，并能够在不同的认知阶段中自由的切换；第三项操作是对在工作记忆中形成的表征表象进行不同程度的编码和检验。之后， smith教授又将工作记忆的执行控制功能进一步的分为五个部分：（1）注意和抑制功能：将个体的注意力在认知过程中集中于相关信息的加工上，对无关的干扰信息和加工过程则进行有意识的抑制；（2）任务管理功能：将工作记忆中的各个复杂的任务过程进行排序，并能使注意力在这些不同的认为过程中随意的转换；（3）计划功能：为工作记忆系统制订出一系列的具体任务，以便完成某一共同目标；（4）监控功能：实时的检查
并更新工作记忆中操作的具体内容，为接下来的认知活动做准备；（5）编码功能：在工作记忆中根据时间和位置上的表征进行编码。在上述的这五类操作过程中，前两类是工作记忆中最为基础的操作，它们之间的联系也是最广泛最密切。rosen和engle的研究发现，能够反映工作记忆好坏的指标是受控制的注意的提取，而不是自主激活信息的被动提取，前者对工作记忆的提取有着更大的影响。上述的功能在个体认知中的语言理解也有所表现，在认知中的连接推理是指当前注意到的句子与先前的句子建立的联系，其中就有推理的成分在起作用，如果缺乏这种推理的联系，前后时间段的信息之间存在的许多联系将随之丢失。工作记忆中能够实现推理计算的关键因素在于知识获得，知识丰富的个体能够更加有效的在相关句子之间建立知识性的抽象联系，以便于工作记忆更方便的提取。在个体进行语言理解时，词语会在工作记忆中同时进行不同水平的编码，并且要对编码过的结果进行短暂储存，所以阅读广泛性与理解具有一定程度的正相关。baddeley认为，中央执行控制系统可能与大脑额叶的活动高度相关，但是并不能因此便将额叶确定为个体工作记忆的脑区及主要神经机制，因为额叶参与的脑活动和相当多心理程序都有紧密联系。然而rose和engle却认为，工作记忆的中央执行功能存在于额叶，尤其是额叶的背外侧皮层，于此同时，海马和内侧颞叶和工作记忆的编码，提取过程都有密切联系。fmri的研究证实了rose和engle的推测，显示出工作记忆的中央执行控制功能与大脑前额叶皮层有关，而工作记忆中处于激活状态
的信息的存储则与额叶与枕叶有关。在工作记忆过程中，信息的编码和提取这两个功能分别受控于不同的脑区，信息的编码受控于内侧颞区，而信息的提取则受控于前内侧颞区。postle和berger等在fmri的研究中发现，工作记忆中的错误记忆的记忆过程主要受控于前额叶皮层，而工作记忆中的真实记忆的记忆过程主要由内侧颞叶控制。这说明，在工作记忆中认知功能和神经机制上的交互作用是并行的可分离的大脑过程。posner在研究工作记忆中词语理解的大脑机制时进一步发现，前额叶区域与词的语义记忆有关；较后的脑区与词的意义解释有关，在信息输入的200ms后就可以观察到被激活的词语的意义，而在信息输入700ms时，只有适合的并与当前任务有关的词语含义才能维持激活状态，erp的研究结果证明了上述观点。
2不同类型的信息脑加工机制存在差异性
cadenza在研究中发现，工作记忆中的情景记忆在对信息进行提取时，右前额叶和扣带皮层的活动增加，右额极同时出现持续性的正波活动：而工作记忆中的语义性记忆的提取会使左额叶及颞叶的活动增强。神经成像学的研究还表明，不同类型的信息激活的额区不同：言语类的材料会激活broca区、左脑半球的附属区和运动皮层区；空间类的信息则激活右脑半球的运动皮层区；客体特征类的信息激活前额叶的基底部位的脑区。大脑两侧枕叶在工作记忆的视觉编码过程中会更多的参与，而顶叶则在进行空间表征时更多的参与。工作记忆的视觉加工过程会激活视觉皮层和前额叶皮层内的多
个脑区，而工作记忆的空间加工过程则依赖于上额沟。但suppes 和han发现，个体在视觉中所呈现的客体形状（如正方体）和客体的单个颜色产生的脑电波和个体给他们命名时所产生的脑电波非常类似，即视觉刺激与听觉刺激在个体大脑中所诱发的脑电波的波形类似，这种现象可能是不同感觉通道的刺激激活相同的词语语义信息所导致的。
3小结
在认知功能上，工作记忆中储存激活信息与执行控制是两套相对独立的过程。而在脑机制上，对于工作记忆的机制存在着多种有些甚至矛盾的观点和看法，还需要进一步的，尤其是生理上的验证。最近smith提出了一个最新的关于工作记忆以及其脑机制相互作用的关系模型，该模型再现了大脑在刺激信息再认的过程中认知功能与脑神经机制的简单对应关系，但还比较初级，还不能做到精确的描述工作记忆对应的脑机制的全貌。工作记忆负荷量的大小、任务的属性对储存激活信息与执行控制两个过程都存在着一定程度的影响，而其中对执行控制过程所涉及的操作十分复杂，执行控制作为工作记忆的核心部分，也是工作记忆今后的研究重点，而工作记忆的脑神经机制的进一步深入研究将会在认知神经科学发展过程中起到重要作用。
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