编码和提取水平对儿童绑定加工发展的影响

摘要:将情景中的各要素绑定加工成连贯的关系结构,是形成情景记忆的核心过程。本研究使用图像配对联想学习任务,在测试阶段采用自由回忆、线索回忆和再认任务,考察了儿童二元和三元绑定能力的发展及其中编码和提取能力的影响。结果表明,绑定加工能力随年龄增长而提高,二元绑定比三元绑定的发展开始得更早。编码水平对两种绑定能力存在不同影响,5岁儿童已经具有成熟的编码信息进行二元绑定加工的能力;但三元绑定受限于编码缺陷,在6.5岁后才因相应编码能力的缓慢提高而得到少量发展。但在儿童期内,二元和三元绑定同时受到了提取能力发展的促进。

 

1 前言

情景记忆是指个体对亲身经历的发生在特定时间和地点的事件的记忆(Tulving, 2001)。情景记忆主要包含对所发生事件的事件绑定信息、细节、空间和时间背景的记忆,以及把上述信息整合为一体的记忆(Picard et al., 2017)。先前研究发现,幼儿两周岁时情景记忆开始出现,4~6岁是儿童情景记忆的主要发展时期(Drummey & Newcombe, 2002Sluzenski et al., 2006),直到青春期前情景记忆能力一直在持续提高(Newcombe et al., 2007)。

情景记忆需要对事件的诸多特征信息进行整合,这种整合是通过绑定加工(binding)过程来完成的。绑定加工能够将这些特征间的关系进行编码和整合(Treisman, 1996Zimmer et al., 2012)。个体将刺激的特征以及刺激的背景绑定加工形成相互联系的关系结构,从而能够形成精确的情景记忆(Cohen et al., 1997),这一过程是情景记忆复杂记忆表征形成的重要基础(Murre et al., 2006)。因此绑定加工能力的发展是情景记忆发展的关键。

更多的元素被绑定到关系结构中,通常会使情景记忆更准确。按照关系结构中被绑定的要素数量,可以将情景记忆中的绑定加工分为二元绑定和三元绑定(表 1)。二元绑定(two-way binding)将事件与背景中的单一信息相关联,只包含两个元素,是最简单的情景记忆关系结构(Humphreys et al., 1989),在信息提取时个体以其中一个元素为线索回想出另一个元素。有时几个二元绑定的组合就能满足记忆要求,例如,在学校生活中,为了记住“周二第三节上数学课”,儿童只需要两个二元绑定关系结构(数学-周二、数学-第三节)。但生活中有时情况可能更复杂,比如每周的数学课不止一节,而一个只有二元绑定加工能力的儿童,虽然能够记得周二有数学课,周五有数学课,以及第三节有数学课,第五节有数学课,但是他无法具体判断周二的数学课到底在第几节。这时个体需要更复杂的绑定结构。三元绑定(three-way binding)就是包含三个元素的关系结构,在信息提取时个体将其中两个元素组合为一个复合线索以回想出第三个元素(Yim et al., 2018)。面对之前需要记住数学课在第几节的问题,一个能形成三元绑定结构的儿童就能避免重合元素的干扰,准确回想出“周二的数学课在第三节”。

 

情景记忆关系结构中被绑定的元素数量由二元增加到三元,是绑定加工能力发展的质性变化。Yim等人(2013)的研究采用图像配对联想学习任务,探究了二元和三元绑定加工能力在不同年龄间的发展,结果发现4~7岁间情景记忆成绩显著提高,且三元绑定结构的使用有所增加,7岁到成年之间的三元绑定能力也一直处于发展中。但该研究的组间年龄跨度过大(4岁组、7岁组和成年组),儿童绑定加工能力的逐年发展情况仍需探索,且其发展机制也有待进一步考察。

对于绑定加工的发展机制,目前主要存在两种假说:编码缺陷假说(Encoding Deficit Hypothesis)和提取假说(Retrieval Hypothesis)(Picard et al., 2012)。编码缺陷假说认为情景记忆的发展主要受限于编码过程,编码能力的提高对儿童绑定加工能力的发展有重要贡献。有研究将提取难度控制在最低水平(短的学习-测试间隔,使用再认测试),发现情景记忆成绩随年龄显著提高(Sluzenski et al., 2004),说明情景记忆的发展是受到了编码能力发展的促进。提取假说则认为提取能力的提升才是情景记忆发展的主要原因。有研究发现,相比于更短的学习-测试时间间隔,当使用提取难度更大的长时间间隔时,绑定能力随年龄存在显著提高(Lloyd et al., 2009),说明提取能力的发展促进了绑定能力的发展。

2021年心理发展与教育第6期龙翼婷等:编码和提取水平对儿童绑定加工发展的影响为同时考察编码和提取对绑定加工能力发展的影响,Picard等人(2012)使用了包含三个提取难度的测试范式。在学习阶段向被试描述一天中某儿童在特定时间和地点进行的一系列活动,在测试阶段让被试对这些活动的事件(如:把水倒入水族箱)及其时间(如:上午)和地点背景(如:阳台)按顺序进行三种提取难度(自由回忆、线索回忆和再认)的记忆测试,其中由于再认的提取难度最低,研究者认为再认成绩体现了被试编码成功的全部信息,而线索回忆和自由回忆成绩体现了既编码成功又被顺利提取的信息。结果发现,对于事件绑定(如:水-水族箱),4~6岁间儿童编码能力的发展促进了绑定加工的发展,而7岁时该编码能力达到成熟,7~9岁间提取能力的发展对绑定加工能力的提高有重要促进。而对于事件-背景绑定(如:把水倒入水族箱-阳台),6岁以下儿童的编码缺陷导致其较低的记忆效果,6~9岁间编码能力的缓慢提高以及7~9岁间儿童提取能力的发展都促进了事件-背景绑定能力的提高。总之,低龄儿童的绑定加工主要受限于编码缺陷,而随着年龄增长,提取能力的提升会进一步促进绑定加工能力的发展。但该研究的学习材料为生活中的常见事件,儿童可以依靠生活经验帮助记忆,意味着绑定成绩的提高可能受到除编码和提取能力之外的策略成分影响(Shing et al., 2008)。此外,该研究只关注了项目-地点和项目-时间两种绑定类型,而二元和三元绑定如何被编码和提取过程影响还无从知晓。

综上所述,绑定加工是情景记忆的核心过程,其质性发展体现在关系结构中被绑定的要素数量的增加上,现有文献发现三元绑定能力从儿童早期一直发展到成年,但儿童绑定加工能力逐年发展的情况尚需探索,编码和提取对绑定加工发展的影响也有待进一步考察。因此,本研究采用受策略成分影响较小的学习材料,将测试阶段按提取难度由高到低分为自由回忆、线索回忆和再认三个部分,招募5岁、6.5岁、8.5岁和10.5岁四个年龄组的被试进行实验,考察了二元和三元绑定发展的年龄特点,以及其中编码和提取能力的影响。鉴于二元绑定编码难度较小,预期二元绑定在儿童早期就已得到发展,随后随着提取能力的发展而提高;对于三元绑定,预期其在儿童早期会因编码能力发展的限制而处于较低水平,随后随着编码和提取水平的提高而发展。

2 方法2.1 实验设计

本实验采用4(年龄:5、6.5、8.5和10.5岁组)×3(提取难度:自由回忆、线索回忆和再认)混合实验设计。年龄为被试间变量,提取难度为被试内变量,因变量为被试的二元绑定和三元绑定成绩。

2.2 被试

共招募被试79人,其中39名女生,40名男生,且均为右利手。由于有研究发现关联记忆的主要变化发生在儿童早期(5~6岁:金雪莲等,2018;5~7岁:Riggins, 2014),我们缩小了学龄前被试选取的年龄差距。在长春市南关区一所幼儿园的四个班级中完成了对5岁和6.5岁两组数据的收集,在长春市汽车经济技术开发区某小学的3年级和5年级完成了对8.5岁和10.5岁两组数据的收集。5岁组儿童共21名(4.25~5.5岁,M=5.1,SD=0.39,女生11人),6.5岁组儿童共18名(5.83~6.83岁,M=6.41,SD=0.29,女生9人),8.5岁组儿童共20名(8.16~8.82岁,M=8.47,SD=0.24,女生11人),10.5岁组儿童共20名(10.25~11.16岁,M=8.47,SD=0.28,女生9人)。其中2个5岁幼儿的数据被剔除(1个没有完成实验,1个学习过程中不认真),1名10.5岁组儿童的数据被剔除(学习过程中不认真)。

2.3 实验流程

图 1,采用ABABr图像配对联想学习任务(Yim et al., 2018),包括学习阶段和测试阶段。学习阶段有两个学习序列,每个学习序列中包含5对项目图像和一个作为背景线索的彩色房子,两个序列拥有完全相同的10个项目,但项目的配对方式在序列间不重复(表 2)。测试阶段里提取难度逐渐降低,按顺序分为自由回忆、线索回忆和再认三个阶段,被试在某个阶段中无法再回忆起任何配对信息时将进入下一个阶段。具体实验流程如下:

 

学习阶段:屏幕上呈现两个房子,主试引导被试根据颜色对两个房子命名(如绿房子和橙房子)。主试口头告知被试:“你被邀请到这两个房子里玩,两个房子里有10个相同的物体,每个房子里都有一个小朋友,他们把其中5个物体分别藏在了另外5个物体的后面,但是两个人藏东西的方式不一样。我们一起来看看吧!”屏幕呈现房子里5个线索项目的图像,引导被试说出所有线索项目的名字,并再次告知这些物体背后还隐藏着其他物体。接下来开始介绍第一个房子中的项目配对。对于每个配对,主试先介绍屏幕上呈现的线索项目,再提到该配对的目标项目(例如:“这是一辆自行车,看看橙房子里的这辆自行车背后藏着什么呢?”)。紧接着屏幕上出现目标项目,引导被试说出它的名字。然后主试指着两个图像,描述这一配对(例如:“一个杯子藏在了橙房子里的自行车背后”)。最后,目标项目再次被隐藏,主试诱导被试再次确认配对(例如主试说:“橙房子里的自行车背后藏着一个什么?”被试回答:“杯子”)。然后进入对下一个项目配对的学习,第一个房子的所有配对学习完后进入对第二个房子的学习。两个房子里的所有项目配对依次呈现,且都只被学习一次。

测试阶段:将提取难度逐渐降低,被试依次进行自由回忆、线索回忆和再认。在自由回忆阶段,屏幕上呈现两个房子的图像,按房子的学习顺序让被试自由回忆项目配对信息(被试回答的方式如“绿房子的耳机后面藏着手表”)。当被试无法再回忆起任何答案时,对所有配对进入线索回忆阶段。对于每一个配对,屏幕上呈现房子和线索项目的图像,主试依据线索进行询问(如“你还记得绿房子的耳机后面藏着什么吗?”),被试给出答案或表示不记得。最后对所有项目配对进行再认测试,对于每个配对,屏幕上呈现房子图像、线索图像以及三个备选答案,备选答案包括该线索在两个房子中分别指向的两个目标项目以及其余任意一个项目(如绿房子的耳机的备选答案是木梳、手表以及话筒),主试引导被试进行选择(如“绿房子的耳机后面藏着这三个中的哪一个呢?”)。对所有项目的再认测试完毕之后,实验结束。

2.4 数据记录与整理

对自由回忆、线索回忆和再认三个提取难度下的成绩进行整理。在测试中,被试形成三元绑定(如:绿房子-耳机-手表)之后将准确地回答出组合线索(如:绿房子-耳机)指向的答案(如:手表),因此被试答对的配对个数记为该阶段的三元绑定成绩,满分为10分。形成二元绑定(如:耳机-手表,耳机-木梳)的被试可能会答出线索项目(如:耳机)指向的两个目标之一(如:手表,木梳),这类答案记为该阶段的二元绑定分数,满分为10分。

3 结果与分析3.1 绑定加工的发展

表 3为四个年龄组被试在自由回忆、线索回忆和再认任务中的三元和二元绑定成绩的描述统计结果。

 

3.1.1 二元绑定发展的年龄差异

不同提取难度下4个年龄组儿童的二元绑定成绩如图 2。对二元绑定成绩进行3(提取难度:自由回忆、线索回忆和再认)×4(年龄:5岁、6.5岁、8.5岁和10.5岁)重复测量方差分析。结果发现,提取难度[F(2,73)=265.32,p < 0.001,ηp2=0.79]和年龄[F(3,72)=9.35,p < 0.001,ηp2=0.28]上主效应均显著,且提取难度与年龄的交互作用显著[F(11,64)=7.12,p < 0.001,ηp2=0.22]。

为了解各年龄组中提取难度对二元绑定成绩的影响,进行简单效应分析,结果表明各组儿童在不同提取难度下的二元绑定成绩都存在显著差异[5岁:F(2,16)=99.81,p < 0.001,ηp2=0.85;6.5岁:F(2,15)=102.10,p < 0.001,ηp2=0.86;8.5岁:F(2,17)=57.98,p < 0.001,ηp2=0.75;10.5岁:F(2,16)=25.79,p < 0.001,ηp2=0.59]。

为了解不同提取难度下儿童成绩随年龄的变化,进行简单效应分析,发现:自由回忆条件下年龄主效应显著[F(3,72)=30.40,p < 0.001,ηp2=0.56],进行事后LSD检验,发现6.5岁组成绩显著低8.5岁组(p < 0.001),8.5岁组成绩显著低于10.5岁组(p < 0.001);线索回忆条件下年龄主效应显著[F(3,72)=5.01,p=0.03,ηp2=0.173],进行事后LSD检验,发现6.5岁组成绩显著低于8.5岁组(p=0.027);再认条件下年龄主效应不显著[F(3,72)=527,p=0.665]。

总而言之,这些结果表明,对二元绑定加工的提取难度操纵有效,6.5~10.5岁儿童的二元绑定能力持续发展,再认阶段中5~10.5岁儿童都回忆出了大部分信息,在自由和线索回忆中6.5~10.5岁儿童的成绩随年龄提高。

3.1.2 三元绑定发展的年龄差异

不同提取难度下4个年龄组儿童的三元绑定成绩如图 2。对三元绑定成绩进行3(提取难度:自由回忆、线索回忆和再认)×4(年龄:5岁、6.5岁、8.5岁和10.5岁)重复测量方差分析。结果发现,提取难度[F(2,73)=120.13,p < 0.001,ηp2=0.63]和年龄[F(3,72)=13.249,p < 0.001,ηp2=0.36]的主效应显著,且提取难度与年龄的交互作用显著[F(11,64)=2.68,p=0.017,ηp2=0.10]。

为了解各年龄组中提取难度对三元绑定成绩的影响,进行简单效应分析,结果表明各组儿童在不同提取难度下的三元绑定成绩都存在显著差异[5岁:F(2,16)=27.44,p < 0.001,ηp2=0.60;6.5岁:F(2,15)=57.13,p < 0.001,ηp2=0.77;8.5岁:F(2,17)=31.07,p < 0.001,ηp2=0.62;10.5岁:F(2,16)=18.75,p < 0.001,ηp2=0.51]。

为了解不同提取难度下儿童成绩随年龄的变化,进行简单效应分析,发现:自由回忆条件下年龄差异显著[F(3,72)=25.90,p < 0.001,ηp2=0.52],进行事后LSD检验,发现6.5岁组成绩显著低于8.5岁(p < 0.001),8.5岁组成绩显著低于10.5岁组(p=0.02);线索回忆条件下年龄主效应显著[F(3,72)=7.88,p < 0.001,ηp2=0.25],进行事后LSD检验,发现5岁组成绩显著低于6.5岁(p=0.032),6.5岁组成绩边缘显著地低于8.5岁(p=0.054);再认条件下年龄主效应显著[F(3,72)=3.02,p=0.035,ηp2=0.11],进行事后LSD检验,发现6.5岁组成绩边缘显著地低于10.5岁(p=0.055)。

这些结果表明,对三元绑定加工的提取难度操纵有效,5~10.5岁间儿童的三元绑定能力持续发展,再认阶段中6.5~10.5岁儿童成绩逐渐提高,在自由和线索回忆中5~10.5岁儿童的成绩随年龄提高。

3.2 绑定加工的发展速度

由上述分析可知,儿童二元和三元绑定能力的具体发展情况不同,参考姜英杰和严燕(2013)的分析方法,对于在不同提取难度下存在组间成绩差异的年龄组,以相邻年龄组间的发展速率(年龄组间成绩之差/年龄组间年龄之差)为指标,比较年龄组间的发展速度,发展速率越大意味着该年龄段儿童的发展速度越快(表 4)。结果发现,对于二元绑定成绩,在自由回忆的提取难度下,儿童在6.5~10.5岁间快速地稳定提高;在线索回忆的提取难度下,儿童在6.5~8.5岁间快速提高。对于三元绑定成绩,在自由回忆的提取难度下,儿童在6.5~10.5岁间快速地稳定提高;在线索回忆的提取难度下,儿童在5~6.5岁间快速提高,6.5~8.5岁间发展速度有所降低;在再认的提取难度下,儿童在6.5~8.5岁以较慢速度提高,在8.5~10.5岁间发展速度有所增加。

 

4 讨论

本研究通过图像配对联想学习任务,考察了5~10.5岁儿童情景记忆中二元绑定和三元绑定加工能力发展。结果表明,对于二元绑定,5~10.5岁间儿童具有相似的较高再认成绩,6.5~10.5岁内儿童的自由和线索回忆成绩快速提高;对于三元绑定,儿童在6.5岁之后再认成绩较慢地提高,在5~10.5岁间自由和线索回忆成绩较快速地提升。总之,绑定加工能力随年龄增长而提高,且二元绑定比三元绑定的发展开始得更早。

由于再认的提取难度极低,支持再认的熟悉性过程(Paller et al., 2007)受提取能力的限制很小,其成绩能够很大程度地体现编码的情况,因此再认测试中提取出的正确配对被认为体现了儿童顺利编码的所有内容(Picard et al., 2012)。各年龄组的二元绑定再认成绩都处于相似的较高水平(7.45~7.95),意味着5~10.5岁间的儿童具有相似的编码大部分信息进行二元绑定的能力,表明对二元绑定结构的编码简单且成熟较早。而对于三元绑定,再认成绩相对较低,且在6.5~10.5岁间较缓慢地增长,表明三元绑定的发展受编码缺陷限制,但随着年龄增长,学龄期儿童能够逐渐编码更多信息进行三元绑定加工。编码水平的差异可能是二元绑定比三元绑定发展得更早的主要原因,从而儿童早期会更多地使用简单二元绑定来加工信息。但另一方面,编码水平提高对绑定能力的促进作用集中在三元绑定加工上,这有利于年龄更大的儿童在加工信息时更多地使用三元绑定,以达到更准确的记忆效果。

在回忆测试中,编码成功的内容可能由于过高的提取难度而回忆失败,因此线索和自由回忆成绩体现的是即编码成功又被顺利提取的信息,即回忆成绩同时体现了编码和提取能力的情况。对于二元绑定,由于儿童的编码能力一直处于较高水平,那么在6.5~10.5岁间的自由和线索回忆成绩差异可能主要由儿童的不同提取能力引起,这表明学龄期儿童提取能力的提高促进了二元绑定能力的发展。对于三元绑定,6.5~10.5岁间编码过程缓慢地促着三元绑定能力的发展,而5~10.5岁儿童成绩在提取难度较高的回忆条件下随年龄快速提高,这表明提取能力也对儿童三元绑定的发展有重要促进作用,但减慢的发展速率表明提取能力的促进作用随年龄增长逐渐减弱。可见儿童提取能力的提高同时促进了二元和三元绑定加工的发展。

Picard等人(2012)研究中的事件绑定记忆涉及到两个项目(如“把水倒入水族箱中”)的关联,为二元绑定加工。对于编码能力而言,本研究发现5~10.5岁的儿童具备相似的编码大部分信息进入二元绑定加工的能力;但在Picard等人(2012)的研究中,7岁是儿童编码发展的转折点,7岁以上的儿童能对几乎全部的事件信息进行编码。对于提取能力的影响,本研究发现,提取能力在6.5~10.5岁的持续发展是二元绑定能力提高的主要促进因素;Picard等人(2012)也发现了提取能力发展的促进作用,但它只存在于7~9岁间。总的来说,前人研究中对二元绑定的编码能力更晚达到成熟,而提取能力更早达到成熟,这可能是由于其学习阶段中所选取材料是一个孩子一天中的活动,其绑定成绩的提高受生活经验带来的策略成分混淆。

本研究发现,提取能力在学前期到小学高年级间的持续发展,以及编码能力在学龄期的提高共同促进了三元绑定的发展。这验证并拓展了Yim等人(2012)的研究中三元绑定在4到7岁间有所发展的结论。在Picard等人(2012)的研究中,事件与其地点背景的绑定与本研究中的三元绑定类似,但其研究结果认为,被试的编码能力基本处于较低水平,而提取能力主要在学龄期有所发展。这些差异的原因除Picard等人(2012)的学习材料带来的策略成分的混淆之外,还可能是由于本研究中三元绑定的房子背景不涉及对空间位置的加工,认知难度更低。另外,有研究用几何图像三重绑定任务(triplet binding task,TBT)考察了项目间的三元绑定(Lee et al., 2016),结果发现成年人的成绩显著高于儿童,8~11岁儿童的成绩差异不显著,这个与本研究较大的差异可能是由于本研究中三元绑定的房子背景只有两个,记忆负荷较低,且Lee等人(2016)的实验中学习材料过于枯燥,导致儿童的注意和加工程度有限。

从简单地在教室里找到自己的座位,到更复杂地记住重要会议中人们的讨论过程,绑定加工与生活的方方面面关系紧密。不同年龄的人群有不同的源自记忆能力的苦恼,记忆训练的效果和效率很早就被研究者们关注(针对病人和老年人:王晶等,2009; 针对儿童和青少年:张路得,张彩华,2010)。二元绑定到三元绑定的使用是儿童绑定加工发展的重要过程,幼儿园的孩子更容易记混每周课程,而这对于学龄期的孩子却不那么困难。本研究发现,二元绑定比三元绑定的发展开始得更早,编码水平的提高是促使儿童能够渐渐进行更复杂的三元绑定加工的主要原因,而提取能力的提高同时促进着二元和三元绑定的发展。这一发现可能对儿童记忆训练及学习和日程安排等有新的参考价值。记忆训练应在适应儿童绑定加工发展水平的基础上,针对编码和提取能力提高的关键期进行对应练习;在日程安排以及知识学习中,对于学前期儿童可以给予更多的非混淆线索帮助记忆。

5 结论

(1) 二元和三元绑定加工能力随年龄增长而提高,且二元绑定的发展开始得更早;(2)编码能力发展水平限制是儿童早期更少使用复杂的三元绑定加工的主要原因,编码信息进入二元绑定加工的能力在5岁时就已成熟,但三元绑定因编码缺陷而处于较低水平,在6.5岁后才因相应编码能力的缓慢提高而得到发展;(3)提取能力同时促进了二元和三元绑定的发展,6.5~10.5岁间二元绑定提取能力迅速提高,5~10.5岁间三元绑定提取能力持续发展,但发展速度逐渐减慢。

 

文章来源:《心理发展与教育》2022年 第37卷 第6期

作者:龙翼婷, 姜英杰, 缴润凯

 


 

夏楠儿童头脑训练

发育迟缓的孩子需要做什么检查? 注意力缺陷和多动症的诊断与治疗 如何通过日常互动来发展孩子的语言能力?
发育迟缓+ADHD,训练3个月,智商从83提升到100 感统训练能治疗儿童发育迟缓吗? 帮孩子提升注意力的家庭建议

我是夏楠,任何关于儿童智力发展和学习障碍、发育迟缓、注意力缺陷、多动障碍、自闭谱系等问题,都可与我联系:

微信号:xiananlaoshi

夏楠老师

夏楠老师

国家注册心理咨询师、催眠师、儿童和青少年心理及学习能力专家

全部文章 »

广告

夏楠老师微信

“夏楠儿童头脑训练”由国家注册心理咨询师、催眠师、儿童和青少年心理及学习能力专家——夏楠老师创办,是一家致力于解决儿童智力发展与学习障碍,科学干预儿童发育迟缓、注意力缺陷多动障碍的训练康复机构。地址:北京市东城区东水井胡同11号北京INN4号楼

编码和提取水平对儿童绑定加工发展的影响