视觉工作记忆的层级表征


Hierarchical organization in visual working memory: from global ensemble to individual object structure

论文作者:Nie, Qi-Yang, Mueller, Hermann, J. , Conci, & Markus.

期刊与年份:Cognition: International Journal of Cognitive Psychology.2017

视觉工作记忆具有容量限制的特点,一个主要的研究方向是通过组织原则来对有限的容量进行高效的运用。组织原则,即以层级的形式对世界进行认知,首先对总的场景有一个感知,然后根据需求去选择需要细化的部分。例如,对一个单词的整体表征会影响该单词内部字母的识别 (Navon, 1977; Wagemans,Elder, et al., 2012)。同时也有研究发现,被试在报告部分物体的数量时,会有偏见按特定项目显示器中所有(或潜在任务相关)项的平均大小来进行反应 (Luck & Vogel, 2013;Ma, Husain, & Bays, 2014)。

总之,被试对现实世界场景表征,不仅包括关于单个对象的信息,而且还包括结构中的表示整体的信息。但是过去大多数VWM的研究均使用简单的刺激阵列,而较少考虑到现实场景记忆涉及到的更加复杂的刺激结构。因此本研究将使用变化检测任务范式,但是所使用的刺激不同于过去的单一层级的物体,而是使用具有全局和局部两个层级的物体设计,目的在于探究不同的对象级别(全局或局部)在VWM中是如何进行表征的。

研究假设

一、对局部对象的记忆表征会偏向于全局级别的对象,即与局部变化相比,被试更能够检测到全局的变化。

二、对象重复也会影响VWM容量,且全局级别的重复对VWM容量的影响大于局部级别的重复。

实验一

目的:检验假设一,对局部对象的记忆表征会偏向于全局级别的对象,即与局部变化相比,被试更能够检测到全局的变化。

实验流程:本实验是一个2(变化:有,无)✖2(变化的层级:全局,局部)✖3(记忆目标数量:2,4,6)的变化检测任务设计,以记忆目标数量为4时描述实验流程,首先显示300ms的记忆项目,需要记忆4个目标全局的形状和局部形状(每一个形状内的形状),测试时需要被试判断显示的物体与原来该位置物体的形状是否一致。具体的实验流程如下图所示:

实验1实验设置

结果
1.2(变化的层级:全局、局部)✖3(记忆项目数量:2、4和6)的重复测量方差分析显示主效应均显著,且全局变化比局部变化更容易被检测到。

2.对全局和局部变化检测敏感度进行分析,发现全局显著好于局部,具体数据如下图A部分所示。

3.对全局和局部的记忆容量大小进行分析,发现全局的容量显著好于局部,且当记忆项目数量增大时,全局的容量先上升后维持稳定而局部呈现逐渐下降的趋势,表明全局相对于局部具有更加优先的记忆等级。具体数据如下图B所示:(下图图例中1a表示记忆项目数量为2、4、6,1b表示记忆项目数量为1、2、3)

实验1数据结果

实验一的结果显示出记忆对全局的偏好,而这种偏好可能是由于对初始的场景价值进行分析的结果 (Hollingworth &Henderson, 2003; Oliva, 2005),换句话说,由于实验一的全局信息对需要记忆的项目有更好的代表性,所以被试给全局的赋予更高的价值,导致认知资源分配的增加。为了排除该解释的影响,实验二不仅对局部形状进行重复,对全局的形状也进行重复。

实验二

目的:检验假设二,对象重复会影响VWM容量,且全局级别的重复对VWM容量的影响大于局部级别的重复。

实验设计:与实验一基本一致但记忆项目分为局部重复和全局重复,全局重复中4个全局图型两两形状相同,如下图Global repeitition所示。局部重复,4个全局记忆项目内部的形状两两相同,如下图Local repeitition所示。下图baseline条件和实验一的设定相同。

实验2实验设置

结果
对变化检测敏感度进行2(变化层级:全局、局部)✖3(重复:全局、局部和基线)重复测量方差分析,结果显示层级的主效应显著,重复的主效应显著且全局重复比局部重复更有效,而局部重复和不重复的差异不显著,且两者的交互作用不显著。表明对象重复,降低了记忆的性能,而在局部上重复对记忆的性能没有影响,证明了假设二。具体的数据如下图所示:

实验2结果

总结

本研究证明,VWM中的实际单元似乎反映了一个层次结构,这个“单元”的全局级别表征被优先用于VWM存储,而较少的资源被分配给局部级别的对象表征。同时全局层面的重复损害了单个项的全局和局部表征,说明了不同的层级结构相互连接和依赖,而不是独立维护。

本文介绍研究:Nie, Q.-Y., Mueller, H.J. ,Conci, & Markus. (2017). Hierarchical organization in visual working memory: from global ensemble to individual object structure. Cognition: International Journal of Cognitive Psychology.

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文章作者: zheng tian
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