孤獨癥兒童工作記憶的研究現狀

　　摘要

　　從20世紀80年代開始 ,執行功能逐漸成為發展心理學研究的一個熱點 ,因此孤獨癥執行功能的探討也逐漸受到關注。其中作為孤獨癥執行功能障礙中一個非常重要組成部分的工作記憶更是成為了當今孤獨癥研究中的一個熱點問題。本文在對文獻資料進行梳理的基礎上,系統介紹了孤獨癥兒童工作記憶的研究方法和孤獨癥兒童工作記憶的主要研究成果。最后 ,對孤獨癥兒童工作記憶的研究進行了小結和展望。

　　關鍵詞 　　孤獨癥 　 空間工作記憶 　 言語工作記憶

　　分類號 　　 B846

　　1 　 前言

　　1943年 ,美國約翰霍普金斯大學 LcoK anner 教授通過對11名兒童的臨床觀察 ,發表了題為 《情感交流的孤獨性障礙》 (Autistic disturbances of affetive contact) ,提供了世界上第一例孤獨癥案例報告 ,從此拉開了研究孤獨癥兒童的序幕。孤獨癥是一種病因未明的廣泛性發展障礙(pervasive developmental dis order) ,也被稱為自閉癥。Wing 和 G ould (1979)在倫敦南部 Camberwell 地區 ,對所有的15 歲以下兒童調查后 ,提出了孤獨癥的三個主要癥狀:社會交往障礙、 刻板行為和語言發展障礙[ ]。這三種主要癥狀被認為是孤獨癥的核心特征 ,也是臨床診斷的基礎。迄今為止 ,研究者們已從不同角度做了許多工作 ,但仍然沒有找到孤獨癥確定的發病原因。近年來 ,在對孤獨癥行為表現的研究中 ,三種認知理論得到了更廣泛的認同。其中執行功能障礙說已成為孤獨癥心理學研究中最有影響力的理論之一。孤獨癥執行功能障礙理論源于 1978 年 Damasin 和Maurer 的報道 ,他們比較了孤獨癥與那些額葉腦部受損的患者對任務的執行情況后 ,提出了執行功能障礙說[2 ]。Rumsey 首次正式進行了關于孤獨癥執行功能的實證研究 ,運用威斯康星卡片分類測驗(the Wisconsin Card S orting Test ,WCST)分別施測于高功能孤獨癥個體和正常個體。在年齡匹配的條件下 ,發現孤獨癥個體的總錯誤數、 持續反應數、 持續錯誤反應數明顯高于正常組[3 ]。從 20 世紀 80 年代開始 ,執行功能逐漸成為發展心理學研究的一個熱點 ,因此孤獨癥執行功能的探討也逐漸受到關注。其中作為孤獨癥執行功能障礙中一個非常重要的組成部分的工作記憶更是成為了當今孤獨癥研究中的一個熱點問題。工作記憶是由Baddeley在短時記憶研究基礎上提出的 ,指負責協調存儲和加工的容量有限的系統[4 ]。經近些年的實驗驗證 ,它是一個相當成功的模型[5 ]。最初的工作記憶模型包括三個系統:言語回路負責存儲與言語有關的信息;視空間模板被描述為負責視覺和空間(非言語信息)記憶;容量有限的中央執行系統作為兩個子系統的計劃者和監控者 ,提供加工和整合信息的策略 ,同時它也有自己的加工和存儲功能[5 ]。目前 ,心理學界普遍把工作記憶定義為在處理復雜認知任務(新穎的、 熟悉的或已經形成技能的任務)中對與任務相關的信息的控制、 規劃和主動保持 ,它涉及多重表征編碼和不同的子系統。

　　2 　 孤獨癥兒童工作記憶的主要研究介紹

　　2. 1 　 孤獨癥兒童的言語工作記憶研究有關孤獨癥兒童記憶功能的研究開始于 20 世紀60年代 ,但是由于遺忘癥理論 ,有關的研究結果并沒有得到人們的重視。早期的研究并不是很理想 ,而且有關的研究結果被人們錯誤地引用。到目前為止 ,有關孤獨癥兒童言語工作記憶的研究得到了比較一致的結論 ,即當任務比較簡單的時候 ,孤獨癥兒童言語工作記憶是相對完整的 ,但是隨著任務復雜性的增加 ,他們的工作記憶就會出現缺損。

　　Hermelin 和 O’ C onnor 等人以孤獨癥兒童和正常兒童為被試(其中孤獨癥兒童為實驗組 ,正常的兒童為控制組) ,讓他們回憶隨機出現的單詞、 罕見的單詞、 以及按順序回憶不規則句子中出現的單詞。結果發現:被試在回憶隨機出現的單詞以及罕見的單詞的時候 ,實驗組和控制組之間并不存在顯著性差異 ,但是在按順序回憶出現在不規則句子中的單詞時 ,實驗組兒童的回憶的準確率顯著的低于控制組兒童[6 ]。Boucher 讓孤獨癥兒童和正常兒童為被試 ,以他們最近經歷過的事情為實驗材料讓被試去記憶 ,結果發現對基本事件的記憶 ,高功能孤獨癥兒童和正常兒童之間并不存在顯著性差異;但是讓被試記憶那些最近經歷過的動作時 ,即使控制了他們的語言水平 ,高功能孤獨癥兒童回憶的正確率率顯著的低于正常兒童[7 ]。Loisa Bennetto 等人以19個孤獨癥兒童為研究組 ,以 19 個正常的兒童為臨床對照組 ,采用句子廣度任務和計數廣度任務對孤獨癥兒童的言語工作記憶進行了探討。結果發現:孤獨癥兒童在高負荷的句子廣度任務中的平均得分顯著低于臨床對照組兒童的得分 ,但是在低負荷的句子廣度任務中兩者并不存在顯著性差異[8 ]。

　　Diane L. Williams[9 ]等人以高功能孤獨癥兒童作為實驗組 ,以正常被試作為控制組 ,采用N - back任務對孤獨癥兒童的言語工作記憶進行了測量。在N - back任務中 ,包括了三個實驗條件:基線條件(0 - back) ,1 - back ,2 - back。在每個條件下 ,刺激在電腦屏幕上都是隨機呈現的 ,所有刺激包括15個字母:分別是A ,F ,H , I ,J ,K,L ,M,O ,P ,Q ,R ,S ,U 和Y。在基線的條件下 ,被試需要記住的目標字母是每個刺激序列中呈現的第一個刺激 ,當被試看到目標時就按按鈕作出反應。在 1 - back 條件下 ,被試判斷當前屏幕上呈現的字母與其前一個字母是否相同在2 - back 條件下 ,被試判斷當前呈現的字母與其前倒數第二個是否相同。如果被試對目標刺激作出正確的反應我們就稱為命中 ,如果由于被試沒有發現所呈現的刺激是與前一個刺激(1 - back條件)或者前倒數第二個刺激是相同的 ,從而未對目標刺激作出反應我們就把他稱為漏報 ,如果被試在目標刺激沒有呈現的時候對刺激作出反應 ,則會出現虛驚現象。在這個任務中 ,主要記錄被試命中時的反應時 ,計算虛驚率和錯誤率(漏報率作為錯誤百分率) 。結果發現 ,實驗組和控制組被試在擊中率和虛驚率上不存在顯著性差異。采用重復測量方差分析對三種實驗條件下實驗組和控制組被試的反應時進行了分析 ,結果發現 ,實驗條件的主效應顯著 ,當需要記憶的項目增加時:實驗組和控制組被試的反應時都增加 ,但是實驗組所增加的反應時和控制組所增加的反應時之間不存在顯著性差異;組別的主效應不顯著 ,即實驗組和控制組之間在反應時上不存在顯著性差異;實驗條件和組別之間的交互作用不顯著。所以 Diane L. Williams 等人認為孤獨癥兒童的言語工作記憶是相對完整的。Minshew和 G oldstein等人也是對孤獨癥兒童言語工作記憶研究得比較深入的專家。在 1995 年的時候 ,他們以高執行功能孤獨癥兒童和正常兒童為被試 ,探討了信息加工需求的增加和損傷出現之間的關系。在實驗中 ,主試讓被試完成言語任務 ,即先呈現一系列單詞讓被試進行記憶 ,然后將他們轉換成句子和故事。結果發現:在記憶簡單的信息時 ,孤獨癥兒童的成績和正常兒童之間并不存在顯著性差異 ,但是當句子的語法復雜性增加 ,高功能孤獨癥個體在任務中的表現變得更差[10 ]。在 2001年 ,Minshew和 G oldstein 采用成套聽覺和視覺記憶測驗對孤獨癥兒童的言語工作記憶進行了研究 ,結果發現:在字母廣度任務中 ,孤獨癥兒童的記憶成績與正常兒童的記憶成績并沒有存在顯著性的差異;但是在任務復雜性增加的詞語廣度和句子廣度任務中 ,與正常兒童相比 ,孤獨癥兒童的記憶成績更差。他們認為 ,由于任務的復雜性增加時 ,孤獨癥兒童個體不能很好的運用語篇結構和組織策略來支持記憶 ,因而使他們對信息的記憶能力開始受到損害 ,并且這種損害隨著任務復雜性的增加變得越來越明顯[11 ]。

　　2. 2 　 孤獨癥兒童空間工作記憶研究

　　雖然到目前為止 ,有關孤獨癥兒童的言語工作記憶的研究得到了比較一致的結論 ,即認為孤獨癥兒童的言語工作記憶是保持完整 ,但是 ,有關孤獨癥兒童的空間工作記憶的研究 ,并沒有得到很一致的結論。有的研究者發現孤獨癥兒童的空間工作記憶是相對完整的 ,有的研究者研究發現 ,與正常兒童相比 ,孤獨癥兒童的空間工作記憶能力更差。

　　有關孤獨癥兒童空間工作記憶的研究始于1991年 Ozonoff 等人的研究 ,在該研究中 Ozonoff 等人使用河內塔任務對孤獨癥兒童的空間工作記憶進行了探討 ,結果發現 ,與正常兒童相比 ,孤獨癥兒童的空間工作記憶明顯受到了損傷[12 ]。此后 Ben2netto 和 Pennington、 Hughes和 Russell、 Ozonoff 和Jens2en等人也采用河內塔任務 ,并得到了相同的研究結果[13 - 14 ]。此外 Shelly D. Steele 等人在 1999 年采用眼動延遲反應任務對 26 個高執行功能孤獨癥兒童的空間工作記憶進行了探討 ,結果發現與正常兒童相比 ,孤獨癥兒童的表現更差[15 ]。Minshew、 Luna 和Sweeney以孤獨癥兒童和正常兒童為被試 ,使用眼動來測量被試的空間記憶能力 ,結果發現 ,孤獨癥兒童在達到目標時反應抑制的錯誤率顯著高于正常兒童 ,此外在準確率上 ,孤獨癥兒童也是顯著地低于正常兒童。該研究還發現孤獨癥兒童的眼跳非常地接近目標位置 ,但是并不能到達精確的目標位置 ,他們并不是沒有記住目標位置 ,只是他們的神經回路缺乏計算能力來預測精確位置[16 ]。在 2007年的時候 ,Shelly D. Steele 等人換了一種研究范式 ,采用 CANTAB 成套測驗 ,以29名高功能的孤獨癥兒童和29名正常兒童為被試 ,對孤獨癥兒童的空間工作記憶進行了探討[15 ]。在該項研究 ,主要以被試的“試驗間搜索錯誤率” (between - trial search errors)和“試驗內搜索錯誤率” (within - trial search errors)作為指標。結果發現:孤獨癥兒童的試驗間搜索錯誤率顯著地高于正常兒童 ,記憶負荷與組別之間的交互作用顯著 ,記憶負荷的增加對孤獨癥兒童完成任務的影響顯著地高于其對正常兒童的影響;采用配對樣本t 檢驗進行統計分析 ,結果發現 ,當記憶負荷由4個盒子增加到 6 個盒子的時候 ,孤獨癥兒童和正常兒童的試驗間搜索錯誤率都提高了 ,且均達到了顯著性水平。當記憶負荷由 6 個變成 8 個的時候 ,正常兒童的試驗間搜索錯誤率顯著地提高了 ,但是孤獨癥兒童的試驗間搜索錯誤率并沒有發生顯著的變化 ,這說明當記憶負荷在4到6個盒子的時候 ,孤獨癥兒童和正常兒童之間試驗間搜索錯誤率的差異更為明顯 ,當記憶負荷超過 6 個盒子的時候 ,并沒有發現孤獨癥兒童的視空間記憶受到損害的現象。

　　Ozonoff 和 strayer在2001年的時候 ,放棄河內塔任務而采用類似于記憶刷新任務的活動記憶任務(running memory task) 、 空間記憶廣度任務 ( Spatial Memory - Span Task)和找盒子任務(box - search task)作為測量空間工作記憶的方法 ,以高功能孤獨癥、T ourette 綜合征和正常兒童作為被試 ,對孤獨癥兒童的空間工作記憶進行了研究 ,得到了一個相反的結論[17 ]。在該實驗中 ,每種任務條件下因變量是不同的。例如 ,在活動記憶任務中 ,共有四種不同的圖形 ,先在電腦屏幕上呈現其中的一個圖形(初始刺激) ,然后在呈現一個探測圖形 ,被試的任務是判斷探測圖形是否在初始刺激中呈現過 ,主試記錄被試反應的正確率和反應時。在空間記憶廣度任務中 ,主試記錄被試反應的正確率和反應時;找盒子任務主要是是用來檢驗對視覺 — 空間位置的記憶 ,以電腦屏幕呈現的方式向被試呈現一些彩色的盒子(這些圖形離中心點的距離是相同的) ,被試的主要任務是是通過觸摸電腦屏幕上呈現的每一個盒子 ,看看里面是什么東西 ,并查找一個藍色的令牌。在找到一個藍色的令牌時 ,要將其放到電腦屏幕右端一個空的柱體容器中。他們的目標是收集足夠多的藍色令牌將屏幕右端的那個容器填滿。一旦在一個獨特的盒子中找到一個藍色的令牌 ,那么這個盒子再也不會藏有令牌。被試必須記住他們已經搜索過的那些盒子和那些已經找到藍色令牌的盒子。在該任務中 ,主要記錄被試在不同的認知負荷條件下的 “搜索間錯誤” 和 “搜索內錯誤” 的次數 ,如果被試再去搜索那個先前已經搜索過并且已經找到目標物的盒子時 ,我們將這種錯誤稱為“搜索間錯誤” 。 “搜索內錯誤” 是指被試對同一個搜索系列中對先前已經打開過并發現是空的盒子作出反應。

　　結果發現 ,組別的主效應不顯著 ,即活動記憶任務上 ,還是空間記憶廣度任務上 ,高功能孤獨癥兒童、T ourette綜合征和正常兒童三者之間的反應時和正確率均不存在顯著性。在找盒子任務上 ,三者的搜索間錯誤率和搜索內錯誤率均不存在顯著性差異。這說明孤獨癥個體在這些任務上沒有特殊性的損傷 ,與正常組比較沒有明顯的差別 ,即孤獨癥兒童的視空間工作記憶是相對完整的。國內的楊娟以孤獨癥、 多動癥和正常兒童為被試 ,使用張拉艷、 周世杰等編制的 “工作記憶成套測驗” 中的 “空間排序” 和 “空間后退” 任務 ,結果驗證了ozonoff 等人的研究 ,發現孤獨癥兒童的空間工作記憶并沒有受到損傷[18 ]。

　　3 　 孤獨癥兒童工作記憶研究的小結和展望

　　綜上所述 ,有關孤獨癥兒童的言語工作記憶的研究得到了一致的結論 ,即當任務比較簡單的時候 ,孤獨癥兒童言語工作記憶是相對完整的 ,但是隨著任務復雜性的增加 ,他們的工作記憶就會出現缺損。而研究者得到的有關空間工作記憶的研究的結論卻并非一致 ,筆者認為 ,可能是由于以下幾方面的原因所產生的: (1)由于研究中記憶負荷的不同所引起的。例如 ,Ozonoff 和Strayer在2001年采用類似于記憶刷新任務的活動記憶任務 ( running memory task) 、 空間記憶廣度任務(Spatial Memory -Span Task)和找盒子任務(box - search task) ,結果發現孤獨癥兒童的空間工作記憶是相對完整的。Shelly D. Steele 等人采用眼動延遲反應任務和CANTAB成套測驗任務 ,結果發現 ,孤獨癥兒童的空間工作記憶受到了損傷。我們可以發現 ,完成 CNT2AB成套測驗任務的過程中 ,隨著記憶負荷的增加 ,被試需要記住每次試驗時先前搜索目標的位置 ,因此記憶負荷比較大。同樣的 ,在眼動延遲反應任務上 ,被試需要在沒有任何便于記憶刺激位置的即時的感覺線索條件下 ,準確的記憶目標呈現的空間位置 ,這一過程所產生的負荷也是比較大的。相比之下 ,在完成活動記憶任務和空間記憶廣度任務與找盒子任務過程中 ,所產生的記憶負荷則更少一些;(2)可能是由于研究中所采用的研究范式不同所引起的。孤獨癥兒童工作記憶的損傷可能跟記憶負荷有關 ,但是 ,也不難發現 ,即使使用了非常簡單的眼動延遲反應任務 ,還是發現了孤獨癥兒童的工作記憶出現了損傷現象。此外 ,還可能與他們本身的研究范式有關。例如 ,采用眼動延遲反應任務和找盒子任務這兩種研究范式中所產生的研究結果的差異 ,可能跟這兩種范式本身對空間信息保持精確程度不同所引起的。在將目標藏在盒子的任務中 ,被試只需要記住在屏幕中呈現的盒子中 ,有哪些盒子中是藏了目標刺激 ,并不需要記住盒子呈現的準確的空間位置。但是 ,在眼動空間工作記憶任務中 ,被試需要在沒有任何便于記憶刺激位置的即時的感覺線索條件下 ,準確地記憶目標呈現的空間位置; (3)實驗中的任務是否在計算機上進行操作也會影響到研究結果。有一些支持 “電腦促進效應”(工作記憶的任務在計算機上進行操作可能會減少組間差異)的假設已經被一些研究所證實 ,研究者對兩個獨立的研究 ,采用兩種不同類型的靈活性任務 ,證明當任務是由人們自己進行操控時 ,孤獨癥— 控制組之間的組間差異比任務由計算機進行操控時的差異要大很多。這可能是因為由人們自己操縱任務 ,需要一定程度的社會互動來提示正確的反應 ,而這一過程可能會使認知功能障礙放大了[19 - 20 ]。

　　因此 ,在未來探討孤獨癥兒童工作記憶時 ,可以從以下兩個方面進行:第一 ,控制組的選擇范圍可考慮拓寬 ,除了用弱智兒童和唐氏綜合征兒童外 ,還可用其他障礙兒童 ,比如精神分裂癥病人 ,因為與孤獨癥類似的某些癥狀在這些人群中也存在 ,也可以探討孤獨癥嚴重程度不同的兒童工作記憶的缺損 ,更好地描述這種功能性混亂的神經學基礎 ,探討這一領域中孤獨癥兒童的認知能力的發展 ,評估該認知領域中工作記憶的缺損對他們的日常功能所產生的影響;第二 ,可以探討在言語和空間工作記憶任務中 ,當記憶負荷發生改變和保持不變時 ,對空間和言語工作記憶能力進行比較 ,看看孤獨癥不同記憶負荷對兒童的言語和空間工作記憶的影響是否是相似的;第三 ,可以對 “電腦促進效應” (工作記憶的任務在計算機上進行操作可能會減少組間差異)的假設做進一步的驗證 ,探討利用這種假設來理解孤獨癥兒童的認知功能障礙。如果這種假設得到驗證 ,那么我們就可以將信息以電腦的方式呈現 ,這樣利于對孤獨癥兒童的教育和認知修復;第四 ,實驗方法應該向多樣化方向發展 ,采用前人的方法進行驗證確實是一種研究手段 ,但是如果可以用新的研究方法得到相同的結果 ,則必將推動孤獨癥兒童工作記憶研究的深入發展。

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