1060心理科学JournalofPsychologicalScience2012，35(5):1060－1064
工作记忆负荷对无意注意的影响
王婷
1，2
胡媛艳
1，2
何华敏
＊＊
1
(
1
重庆文理学院教育学院，重庆，402160)
(
2
重庆文理学院中央与地方共建认知与心理健康实验室，重庆，402160)
摘要通过探讨工作记忆负荷对无意注意的影响，考察工作记忆的认知控制功能对选择性注意的作用机制。为了避免工作记
忆和选择性注意的目标或者干扰子之间的知觉注意资源的竞争，采用言语工作记忆任务和视觉空间位置辨别任务，同时视觉干扰
刺激采用被试无法识别的韩语。结果发现，在高负荷条件下，干扰效应显著;而在低和中负荷条件下，没有观察到干扰效应。说明
在高负荷条件下，被试没有额外的资源来抑制干扰加工，从而出现了显著的干扰效应。由此，本研究支持负荷理论的观点:工作记
忆在选择性注意中执行认知控制功能。
关键词工作记忆(workingmemory，WM)负荷理论无意注意
1引言
工作记忆(workingmemory，WM)和选择性注意
都是人类认知加工的重要环节，近来二者间的交互
关系受到普遍关注，尤其是WM在选择性注意中的
认知控制功能。很多研究(Lavie，2005;胡耿丹，金
志成，2009)发现，WM能保持目标加工的优先性，
主动抑制无关刺激的加工，换言之，WM在选择性注
意中起着认知控制的作用。如Kane和Engle(2003)
发现，WM容量小的被试更容易受到stroop任务中
单词颜色的干扰，而WM容量较大者抑制无关刺激
的能力更强。而Vogel等人(2005)利用脑电技术也
发现，WM容量小的被试不能有效的排除干扰项。
此外，deFockert，Frith和Lavie(2001)的脑功能成
像研究也进一步证实了WM在选择性注意中的重要
作用。他们发现，在高WM负荷条件下，与干扰项相
关的脑区激活水平更高，说明WM负荷的增高使得
被试抑制干扰的能力下降。随后，Lavie和deFock-
ert(2005)研究了WM对视觉搜索中干扰子加工的
影响，发现在高WM负荷条件下，被试更容易受到无
关颜色干扰子的影响，视觉搜索的效率更低。他们
认为，这是由于颜色干扰子过于跳出(pop－out)，需
要WM执行自上而下的认知控制功能来抑制其加
工。基于这些研究结果，Lavie等人(2004，2005)提
出了注意的负荷理论(loadtheory)，认为选择性注意
中对于干扰项的抑制有赖于当前认知加工的负荷类
型和水平。当相关任务的知觉负荷增加时，对无关
干扰项的加工会由于知觉处理资源不足而减弱;当
任务中的认知控制负荷上升时，认知控制资源的减
少会导致对干扰项抑制的失败，从而导致更大的干
扰。这种认知控制的功能一般是由WM来实现的，
即WM负荷的增高会导致干扰的增加。
Kim，Kim和Chun(2005)通过操纵不同类型的
WM来观察WM负荷对选择性注意的影响，结果发
现，当WM内容和目标信息的属性一致时(如言语
WM对应言语目标信息，空间WM对应空间目标信
息)，WM负荷的增加会导致干扰效应的增强;而如
果WM内容和干扰子的属性一致，则会减小干扰效
应(胡耿丹，金志成，2009)。据此，他们提出了负载
特异机制(specificloadmechanism)，认为WM如何
影响干扰子加工主要取决于WM负荷的类型:当
WM和目标竞争资源时，会导致干扰子加工增强;当
WM和干扰子竞争资源时，导致干扰子加工减小。
可以看出，WM和选择性注意之间存在着密切
的关系，对这种关系的研究有助于我们进一步了解
人类的认知机制。现有研究大都关注有意注意和
WM间的关系，很少有研究考虑无意注意和WM之
间的关系。造成这种结果的主要原因是，无意注意
一直以来被认为是一种自动化加工的过程，不受自
上而下的控制性加工的影响。而Pashler，Johnston
和Ruthruff(2001)对这种观点提出了质疑，认为无
意注意同样受到自上而下注意机制的控制。有研究
(Folk，Remington，＆Johnston，1992)也发现，加工
外源性线索引起的注意捕获并非完全是刺激导向
＊
＊＊
本研究得到国家自然科学基金(31170984)、国家自然科学基金青年项目(30900399)和重庆文理学院校内科研项目(Y2010JK30)的资
助。
通讯作者:何华敏。E-mail:hhm6666@163．com
王婷等:工作记忆负荷对无意注意的影响1061
的，其受到干扰物和目标刺激之间关系的影响，即无
意注意的转移受到了当前行为目标自上而下的影
响。因此有必要研究WM的认知控制功能在无意注
意加工中的影响。同时，相比有意注意，无意注意能
最大限度的减少WM与选择性注意之间知觉资源的
竞争，从而有助于辨明负荷理论和负载特异机制理
论的争论。
基于此，本研究试图通过考察WM负荷对无意
注意的影响，来辨明WM和选择性注意之间的关系。
Santangelo和Spence(2007)曾考察有、无WM负荷
对无意注意的影响，结果没有发现WM负荷对视觉
干扰效应的影响。这可能是源于该研究对WM负荷
操纵不够细致，因此本研究拟通过言语视觉呈现的
方式，采用三种不同的WM任务(要求被试记忆3
个，5个或者7个数字)来考察WM负荷对无意注意
的影响。同时，通过不同属性的刺激材料以克服选
择性注意和WM之间知觉资源的竞争。对于无意注
意的操纵参照Santangelo和Spence(2007)的研究，
采用视觉注意捕获范式，包括视觉辨别任务和无关
的视觉干扰刺激，视觉辨别任务采用视觉空间位置
辨别任务，而视觉干扰刺激选用被试无法识别的韩
语，以保证二者都不涉及言语信息的加工。从而探
讨在控制知觉注意资源竞争的条件下，WM在选择
性注意中的认知控制功能。
2方法
2．1被试
15名视力(或矫正视力)正常的各系科大学生
(6男9女)，所有被试均为右利手，且熟悉计算机基
本操作，无色盲或者色弱，无既往精神疾病或神经功
能障碍，且所有被试都不懂韩语。被试平均年龄为
21．7，标准差为0．9岁。在实验结束后给予被试一
定的报酬。
2．2实验材料
WM任务为记忆数字序列，有高(7个数字)，中
(5个数字)，低(3个数字)三种负荷水平。在每一
个数字序列中，无重复数字，递增或递减序列(如
“123”或“654”)，偶数递增、递减或奇数递增、递减
序列以及一些简单易记的数字序列都被剔除(如
“369”等)。数字序列在屏幕中央横排呈现，7个数
字、5个数字与3个数字的视角分别为0．08°×
0.01°、0．06°×0．01°、0．04°×0．01°。视觉辨别任
务如图1所示，要求被试判断图中圆点在正方形的
左侧还是右侧(左侧按1键，右侧按2键)，同时在
50%的trial中出现视觉干扰刺激(红色的韩文)。
图1中正方形的视角为0．02°×0．02°，红色韩文呈
现于0．05°×0．08°的虚拟长方形的上下左右四个位
置，各位置出现的概率相等。
图1空间位置辨别任务的刺激示意图
2．3实验设计与程序
实验采用2(干扰刺激:有/无)×3(WM负荷:
高/中/低)被试内设计。为了控制速度与准确率的
权衡，选择了相对简单的视觉辨别任务，以重点分析
不同WM负荷条件下被试视觉辨别任务的反应时差
异。
刺激呈现顺序为:首先出现黑色注视点300ms;
接着出现数字序列1000ms，被试需记住该数字序
列;随后出现视觉辨别任务，持续800ms，在辨别任
务出现的0～300ms之间，干扰刺激会随机出现，此
后二者同时消失;最后呈现WM探测刺激，即一个数
字，要求被试回忆数字序列中探测刺激之后的数字，
并判断其大于5(按“1”健)还是小于5(按“2”健)。
其中探测刺激在数字序列中的位置伪随机，且未选
用数字序列中的末尾数字。被试按键后进入下一个
trial。所有刺激通过计算机呈现(19英寸CRT显示
器，1024×768分辨率，刷新率100Hz)。
实验开始时，被试静坐于计算机屏幕正前方
50cm处，先进行练习实验，练习实验所包含的实验
条件以及各种设置和要求跟正式实验完全相同。待
被试熟悉实验程序及按键反应后，进入正式实验。
正式实验中包含三个block，每个block(90个trial)
为一种WM负荷水平，其中干扰刺激出现与否、出现
的位置以及出现的时间点均由程序随机分配。三种
WM负荷条件的顺序采取被试间平衡。实验过程中
被试可在三个block间隙自主休息和控制实验继续，
同时要求被试对WM任务和视觉辨别任务都又快又
准的进行反应。
3结果
3．1WM任务的正确率与反应时分析
在不同实验条件下，被试WM任务的反应时和
1062心理科学
正确率见表1，其中反应时的计算只考虑WM任务
正确情况下的trial。对WM任务的正确率和反应时
分别进行负荷水平与干扰水平二因素重复测量方差
分析，结果显示:负荷主效应在正确率和反应时上均
显著(F(2，26)=8．998，p＜．01;F(2，26)=
40．212，p＜．001)，而干扰主效应在二者上均不显
著(F(1，13)=．925，p＞．05;F(1，13)=．867，
p＞．05)，负荷与干扰的交互效应也均不显著(F
(2，26)=1．034，p＞．05;F(2，26)=．482，
p＞．05)。这说明，WM任务的反应时和正确率主
要受WM负荷大小的影响，而不受视觉干扰的影响。
随后对三种负荷水平进行事后多重比较(LSD)，结
果显示:低负荷的正确率显著高于高负荷和中负荷
条件(p＜．001;p＜．01)，高中负荷之间差异不显
著(p＞．05);在反应时上，高负荷条件显著长于中
负荷和低负荷条件，中负荷条件显著长于低负荷条
件(p＜．001;p＜．001;p＜．001)。
表1各种条件下被试WM任务的正确率和反应时的平均数和标准误
低负荷(3)中负荷(5)高负荷(7)
无干扰有干扰无干扰有干扰无干扰有干扰
正确率．973(．006)．969(．009)．921(．017)．926(．018)．923(．014)．898(．018)
反应时1041．68(59．18)1017．13(5．39)1256．25(47．51)1235．50(38．19)1406．41(49．30)1414．06(59．08)
3．2视觉辨别任务的正确率及反应时分析
在不同实验条件下，被试视觉辨别任务的正确
率与反应时数据见表2，其中正确率的计算是剔除
了WM任务错误情况下的trial，反应时的计算是只
考虑WM任务和视觉辨别任务都正确情况下的tri-
al。对正确率进行二因素重复测量方差分析，结果
显示:负荷主效应显著(F(2，26)=11．80，p
＜．001)，干扰主效应和负荷与干扰的交互效应均
不显著(F(1，13)=．315，p＞．05;F(2，26)=．
807，p＞．05)。事后多重比较(LSD)的结果显示:
中负荷和低负荷条件下的正确率无显著差异(p
＞．05)，高负荷条件下的正确率显著低于中负荷和
低负荷条件(p＜．01;p＜．01)。
表2各种条件下被试视觉辨别任务的正确率和反应时的平均数和标准误
低负荷(3)中负荷(5)高负荷(7)
无干扰有干扰无干扰有干扰无干扰有干扰
正确率．969(．010)．971(．015)．946(．009)．970(．010)．864(．036)．859(．034)
反应时484．31(11．78)486．12(11．96)494．53(11．99)497．14(12．62)543．15(11．94)564．87(11．10)
对反应时进行二因素重复测量方差分析显示:
负荷主效应显著(F(2，26)=22．443，p＜．001)，
干扰主效应显著(F(1，13)=8．087，p＜．05)，负
荷与干扰的交互效应显著(F(2，26)=6．816，p＜
．01)。本研究重点关注WM负荷对无意注意即干扰
加工的影响，因此分别考察不同WM负荷条件下，干
扰效应的大小。简单效应检验的结果显示(见图
2):在低负荷和中负荷条件下，被试的反应时在有无
干扰条件下差异不显著(低负荷:p＞．05;中负荷:
图2各种实验条件下视觉辨别任务的反应时均值(ms)
p＞．05);在高负荷条件下，被试在两种条件下的反
应时差异极其显著(p＜．001)。
4讨论
本研究选择了三种WM负荷条件(要求被试记忆
3个数字，5个数字和7个数字)，以考察其对无意注
意的影响。结果显示，在三种WM负荷条件下，被试
WM任务的反应时均差异显著，表明WM负荷的操纵
是有效的。对无意注意的考察，则是通过研究视觉干
扰刺激对辨别任务的干扰效应来实现的。结果发现，
视觉辨别任务的正确率不受干扰刺激的影响，这是由
于实验中选择了相对简单的视觉辨别任务，也有效地
减少了速度－准确率权衡的影响。与之不同的是，视
觉辨别任务的反应时受到WM负荷和视觉干扰的交
互影响，这正是本研究关注的重点。
WM负荷和视觉干扰的交互效应具体为:在低
负荷和中负荷条件下，被试的反应时不受干扰子的
影响;在高负荷条件下，有干扰条件的反应时显著大
于无干扰条件下的反应时。该结果与负荷理论是一
王婷等:工作记忆负荷对无意注意的影响1063
致的，当WM负荷不高时，被试的WM还有能力执
行认知控制功能来抑制无关的视觉干扰刺激，从而
保证目标加工的优先性，因此视觉辨别任务作业成
绩不受干扰刺激的影响;而当WM负荷达到7个项
目时，被试WM资源被消耗殆尽，此时没有更多的资
源来抑制无关干扰刺激，导致视觉辨别任务受到了
视觉干扰刺激的干扰，反应时变长。很多研究采用
不同的范式都支持了负荷理论，如Kane和Engle
(2003)关于WM个体差异的stroop研究发现，WM
容量小的被试更容易受到单词颜色的干扰，而WM
容量较大者能更好的抑制无关刺激的干扰。同样，
Vogel等人(2005)的一项脑电研究中也发现，WM容
量小的被试不能够有效的排除干扰项，从而增加了
WM的负担。但是这两项研究主要是从个体差异的
角度来研究WM与注意之间的关系，只是一种相关
的结果，并不能有效的说明二者之间的因果关系。
而deFockert等(2001)使用脑功能成像技术通
过严格的实验控制进一步说明了WM在选择性注意
中的认知控制作用。该研究在实验中设置了WM和
视觉选择性注意两类任务:首先呈现一个数字序列
(WM低负荷条件下是固定顺序;WM高负荷条件下
为随机数字)，要求被试记忆数字序列的顺序;然后
是视觉选择性注意任务:同时呈现面孔照片和名字，
要求被试辨别是流行歌唱家的名字还是政治人物的
名字，名字与照片的关系可能匹配(名字是政治家，
照片是政治家)，也可能不匹配(名字是政治家，照
片是歌星)，或是中性(名字是政治家，照片是普通
人)，最后呈现一个探测数字来探测被试WM任务
的保持情况。脑成像结果表明，在高WM负荷条件
下，与面孔干扰刺激相关的脑区如梭状回(Fusiform
gyros)、右侧顶下小叶(Rightinferioroccipitallobe)和
左侧言语回(Leftlingualgyros)的激活水平比低记忆
负荷条件下强，这说明WM负荷的增高使得被试抑
制干扰的能力下降(张斌，2007)。但是该研究受到
负载特异机制理论的质疑(Kimetal，2005)，因为其
设置的WM任务属于言语WM，而选择性注意任务
中目标为言语性材料，干扰子为图画性材料，这势必
导致WM与目标竞争言语加工资源，却不会与干扰
子竞争加工资源。而在本研究中，很好的控制了
WM、目标及干扰子的属性，使得WM与目标、WM
与干扰子都不存在知觉加工资源的竞争，从更纯粹
的角度说明了WM在选择性注意中的认知控制功
能。Lavie和deFockert(2005)的研究中考察了WM
对视觉搜索中干扰子加工的影响，发现在高WM负
荷条件下，被试更容易受到无关颜色干扰子的影响，
视觉搜索的效率更低。但是与其研究设计非常类似
的另外一项研究(Santangelo＆Spence，2007)却没
有发现这种效应。在这两项研究中，都只设置了两
种WM负荷条件:无负荷和高负荷。可能这样的设
置使得被试在无负荷条件下的思维太过于散漫，高
负荷时又不能及时调整，从而使得结果很不稳定。
本研究中系统设置了三种WM负荷条件，三种条件
比较对等，同时考察的范围也更广，结果发现只有在
WM高负荷条件下才会导致干扰加工增强，即WM
的执行控制资源被消耗殆尽，其抑制无关干扰的能
力就会受损;而中等负荷条件下，WM能够灵活的分
配资源给不同的任务。
但是，Kim等人(2005)对负荷理论表示反对，提
出了负载特异机制理论。在他们的研究中，设置了
两种情况:WM和目标竞争资源、WM和干扰子竞争
资源。这样的设置导致知觉注意资源的竞争占据了
主导地位，从而掩盖了认知控制资源竞争所产生的
效应。我们认为，WM负荷的增高一方面会减小
WM的认知控制资源，另一方面也会减少选择性注
意任务的知觉处理资源，这时其对选择性注意任务
的影响取决于哪种资源的消耗更大，或哪种资源的
影响占优势。最近，Lv等人(2010)的ERP研究也
证实了这种可能性，他们发现当WM负荷增加时，无
意注意加工中标志着早期改变探测加工的MMN成
分的波幅增大，而标志着无意注意定向加工的新异
P3成分的波幅减小。他们认为，前后两个阶段的不
同结果说明无意注意的早期阶段需要被试的主动抑
制，从而导致WM任务与无意注意竞争认知控制资
源;而晚期注意对于新异刺激的加工则需要消耗知
觉注意资源，此时注意加工与WM任务竞争知觉注
意资源。换言之，WM负荷的增加会同时减少认知
控制资源和知觉处理资源。
总之，负荷理论和干扰特异机制理论从不同的
角度阐释了WM和选择性注意之间的交互关系。在
Lavie等人(2004，2005)的研究中，认知控制资源的
消耗产生的影响更明显，因此观察到WM负荷增高
导致干扰效应减小，从而有了负荷理论。而在Kim
等人(2005)的研究中，知觉注意资源的竞争更激烈，
从而观察到WM负荷对于干扰效应的影响取决于
WM负荷的类型，从而有了负载特异机制理论。
5结论
在排除知觉注意资源竞争的影响后，在WM低
1064心理科学
负荷和中负荷条件下，被试能够灵活分配认知控制
资源来抑制干扰项;而在WM高负荷条件下，被试没
有额外的资源来抑制干扰加工，出现了显著的干扰
效应。该结果说明，WM在选择性注意中执行认知
控制功能，有力的支持了负荷理论的观点。
参考文献
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TheEffectofWorkingMemoryLoadonInvoluntaryAttention
WangTing
1，2
，HuYuanyan
1，2
，HeHuamin
1
(
1
Departmentofeducation，ChongqingUniversityofArtsandSciences，Chongqing，402160)
(
2
LaboratoryofCognitionandMentalHealth，ChongqingUniversityofArtsandSciences，Chongqing，402160)
AbstractManystudiesaddressedtheinteractionbetweentheworkingmemory(WM)andselectiveattention．However，thesestudies
mostlyareconcernedwiththevoluntaryorendogenousmechanismsofselectiveattention，andlittleisknownabouttherelationshipbe-
tweenWMandinvoluntaryattention．Moreover，byinvestigatingtherelationshipbetweenWMandinvoluntaryattention，wecangeta
deeperunderstandingofthecognitivecontrolmechanismofWM．Therefore，thepresentstudyaimedtoexaminehowWMimpactsinvol-
untaryattentionbymanipulatingtheWMload．Meanwhile，inordertoexaminetheloadtheoryofselectiveattention，weadoptedverbal
WMtaskandspatialpositiondiscriminationtasktoavoidthecompetitionofperceptualattentionalresourcebetweenWMandselective
attention．Thespatialpositiondiscriminationtaskrequiredparticipantstodiscriminatetheposition(leftvs．right)ofadotpresentedin
asquare．Inhalfofthesetrials，visualdistractionproducedbya"pop-out"redKoreanpresentedfromoneofthefoursidesofthe
square．IntheverbalWMtask，anumericstringof3-digits，5-digitsor7-digits(low，middleandhighWMloadconditions，respec-
tively)waspresentedinarandomorder，andtheparticipantshadtoremembertheorderforreportattheendofeachtrial．Participants
madesignificantlymorerecallerrorsinthehighandmiddleWMloadconditionsthaninthelowWMloadcondition，demonstratingthat
theverbalWMloadmanipulationwaseffective．Repeated-measuresanalysesofvariance(ANOVA)formeanRTsofspatialposition
discriminationtaskshowedthatdistractioneffectwasinfluencedbyWMload:thedistractioneffectwassignificantinthehighWMload
condition;however，itwasnotsignificantinthelowandmiddleWMloadconditions．Thisindicatedthatthecognitivecontrolresources
wereconsumedbyhighloadonWMandresultedinafailureofsuppressionofdistraction．Sothedistractioneffectwassignificant．How-
ever，inthelowandmiddleWMloadconditions，participantswereabletoassignresourcestosuppresstheprocessingofdistracters．So
therewasnodistractioneffect．Thisresultsupportstheloadtheoryofselectiveattention:loadonWMreducestheavailableresourcesfor
cognitivecontrolandresultsinincreaseddistracterprocessing．
Keywordsworkingmemory，loadtheoryofselectiveattention，involuntaryattention
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