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心理所揭示记忆更新训练可以提升老年人的工作

2019-09-23 00:23

随着人类预期寿命的大幅提高,研究者一直致力于探索减缓认知随龄衰退的新方法,提升老年人晚年的生活质量。大量实证研究表明,认知功能的随龄衰退可能源于执行功能的损伤。一些老年心理学家提出,抑制控制的随龄衰退将导致工作记忆(Hasher, Zacks, & May, 1999)或液态智力(Dempster, 1992)的下降,从而进一步影响到老年人其他日常认知功能。然而,抑制控制及其他执行功能在老年人群体中的可塑性问题直到近期才开始受到关注。此外,抑制控制并非单一过程。已有研究提示,多种抑制控制过程与其他认知功能关系各异(Friedman & Miyake, 2004)。然而,目前还没有研究同时、系统地考察老年人群体中多种抑制控制过程的可塑性及其远迁移效应。

工作记忆的容量有限,却在一般性认知活动中起着至关重要的作用。因此,研究者认为通过训练提升工作记忆容量将对人的一般性认知能力产生事半功倍的积极影响。然而,以往研究更多地关注工作记忆训练对一般性认知能力的影响,忽略了工作记忆容量本身是否可以扩展这一更为基础的科学问题。即使对于那些关注工作记忆容量的早期训练研究,由于往往采用测量工作记忆容量的任务进行训练,因而无法确认训练效应到底来自于练习效应还是真实能力的提升。近年来,研究者们试图对工作记忆中的执行成分进行训练,其中工作记忆更新能力是最受关注的一种执行过程。记忆更新和工作记忆容量被认为受相同机制的影响,然而目前研究者对记忆更新内在机制的认识仍十分有限,有效的神经指标也非常缺乏。

中国科学院心理研究所心理健康重点实验室韩布新研究组副研究员陈天勇指导研究生通过训练老年人的通达、删除、压抑(restraint)三种抑制控制过程,系统探讨了不同抑制控制在训练后的可塑性和远迁移效应。该研究关注两个科学问题:1)三种抑制控制过程在训练过程中是否表现出不同的可塑性;2)抑制控制的训练效应能否远迁移至工作记忆、液态智力以及其他基本认知能力。

中国科学院心理研究所心理健康重点实验室韩布新研究组副研究员陈天勇近期指导研究生开展了一项记忆更新的训练研究,重点探讨了记忆更新这一重要执行过程在老年阶段的可塑性,以及记忆更新训练对老年人工作记忆容量等一般性认知能力的影响。首先,该研究对记忆更新的内在机制进行了深入的分析。工作记忆是一个动态的认知系统,需要根据任务需求对相关信息进行实时的更新。工作记忆中记忆更新能够顺利进行的关键机制是,在克服其他信息干扰的情况下对目标信息的主动提取。对记忆更新的这一新认识与工作记忆领域的权威Engle等人的观点不谋而合,即认为工作记忆的实质是“面对前摄抑制情况下的主动提取”,并发现个体的工作记忆容量与抑制能力关系密切。在此基础上,该研究提出现有的两类记忆更新任务(running memory和n-back),只有running memory范式反映了工作记忆的实质。此外,该研究也对事件相关电位研究中的传统running memory范式进行了重要改进。

研究采用随机对照实验设计,将36名年龄60岁以上老年被试随机分配到训练组和对照组。训练组老年人参加为期四周、每周三次、针对不同抑制过程的电脑任务训练和游戏训练,对照组老年人每周参与一次心理健康讲座。为更好地考察被试的训练获益情况,训练组在每次训练前设置了难度可适应性变化的标准任务来考察训练中的能力变化情况。此外,两组被试在训练前后完成了一系列认知行为和事件相关电位指标的测试,通过与每种训练任务相似和不相似的近迁移任务考察三种抑制控制的可塑性,通过工作记忆、液态智力和其他基本认知能力任务考察训练的远迁移效应。训练完成三个月后,追踪测试训练效应的保持情况。

研究采取随机对照实验设计,将33名年龄在60岁以上的老年被试随机分配到训练组和对照组。训练组老年人参加每周三次,为期四周的记忆更新能力训练;对照组老年人则参加每周一次,为期四周的心理健康讲座。为达到更好的训练效果,采用自适应的方式调节训练任务的难度,并通过指导语鼓励被试采用“主动提取”的积极策略。为实现对训练效应系统深入的考察,训练前后一周所有被试均参与了多层级、多指标的行为和ERP测试,具体的层级包括训练的直接获益、近迁移效应和远迁移效应(工作记忆容量和其他一般性认知能力)。为考察训练的保持效应,训练结束15周后还进行了行为指标的追踪测试。

研究发现,三种抑制控制训练任务的成绩在训练过程中均有提高,然而训练后只有“删除”过程在非训练任务上表现出显著的近迁移效应,“通达”过程在认知行为和ERP指标上反映出稍有提高(见图2,训练组T1D2波幅略有下降提示“通达”过程稍有改善,T3波幅下降被以往研究者解释为一般性认知加工效能的提高),而“压抑”过程甚至在训练任务上的提高都非常有限。此外,只有液态智力在训练后表现出远迁移效应,而工作记忆和其他认知功能并未得到提高。最后,抑制训练产生的效应三个月后仍保持。结果提示,老年人不同抑制控制的可塑性差异明显。具体来说,“删除”过程的可塑性最强,其次是“通达”,而“压抑”过程的可塑性最差。值得关注的是,“删除”过程的可塑性及液态智力的提高在训练结束三个月后仍有一定保持,“删除”过程表现出的可塑性与训练后液态智力的提高可能存在关联,文中讨论了可能的原因。

研究发现,经过为期四周的记忆更新训练,老年人的记忆更新效能有了显著提高,具体体现为:随着训练次数的增加,各项更新训练任务的成绩均不断提高;ERP指标上也发现后测时训练组在更新条件额-中央区N2的波幅显著增强且潜伏期缩短;在与训练任务相似的更新任务上表现出显著的近迁移效应;这些训练效应在3个月后的追踪测试中仍有部分保持。关于训练的远迁移效应,虽然在工作记忆容量的行为指标(simple/complex span任务)以及其他一般性认知能力(图形推理、加工速度、情景记忆)上未显示出显著的提升,但在更为敏感的电生理指标(contralateral delay activity, CDA)上却发现了显著的训练效应,并且与工作记忆容量相关的CDA波幅的增加与老年人在记忆更新效能上的提高相关显著。

与以往研究相比,该研究创新性明显。首先,该项研究首次针对多种抑制控制过程同时进行训练,系统分析了老年人不同抑制控制过程在可塑性上存在的差异及其远迁移效应;采用自适应训练任务,确保在训练过程中对每位被试始终保持适当的任务难度;摒弃以往枯燥的实验室任务范式,采用多样化、富有趣味性的任务和游戏,提升训练的效果和体验。在训练效果的评价方面,该项研究不但通过训练任务,同时采用与训练任务相似和不相似的多种任务范式考察训练的近迁移效应,更好地控制了任务特异性与抑制控制可塑性的混淆(Lovden et al.,2010);远迁移方面,参考Green等和Lindenberger的建议,同时考察与抑制相关的密切的工作记忆和液态智力,以及与抑制不太相关的其他一般认知能力(如加工速度、情景记忆、视空间能力等)在训练后的变化情况。最后,相对于此前该领域普遍采用非接触的对照组,该研究对对照组老年人同步进行每周一次的心理健康讲座和互动,控制了可能与训练效应混淆的动机效应。

研究结果提示,通过短期的实验室记忆更新训练,老年人的记忆更新效能表现出较强的可塑性,更新效能的提高虽然没有在工作记忆容量的行为指标上产生影响,但在与工作记忆容量相关的神经指标上已开始展现出积极的作用。Psychology and Aging副主编Cindy Lustig认为,该论文将对工作记忆训练及相关神经指标的研究领域作出实质性贡献。

该研究获得中科院科技服务网络计划项目(KFJ-EW-STS-025)、中科院优博科研启动专项资金和中科院心理健康重点实验室的资助。研究结果已在线发表于美国老年心理学期刊Psychology and Aging

该研究受国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院心理健康重点实验室的资助。文章已在线发表于美国APA老年心理学期刊Psychology and Aging

Ji, Y., Wang, J., Chen, T., Du, X.,& Zhan, Y. . Plasticity of Inhibitory Processes and Associated Far-Transfer Effects in Older Adults. Psychology and Aging. Advance online publication.

论文信息:Du X., Ji Y., Chen T.*, Tang Y., & Han B. Can working memory capacity be expanded by boosting working memory updating efficiency in older adults? Psychology and Aging. doi: 10.1037/pag0000311

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