1  引言

工作记忆（working memory，WM）是指个体在执行认知任务过程中，暂时储存与加工信息的能量有限的系统，被看做是人类认知活动的核心，是学习、推理、问题解决和智力活动的重要成分（Baddeley，1992，2001；Barrouillet et al.，2008；Camos，2008），被形容为人类的认知中枢，是当前认知心理学、认知神经科学和发展心理学中最活跃的研究领域之一。大量的研究表明：工作记忆在个体的认知行为中起了不可替代的作用，已经被看作是个体在复杂认知行为中表现差异的重要的甚至是核心的因素（Caggiano et al.，2006；郭春彦，2007；蔡笑岳 & 苏静，2008）。

近年来的一些研究发现，个体的工作记忆能力是可以通过训练提高的。工作记忆的训练研究涉及工作记忆与智力的关系问题，工作记忆与推理、问题解决、阅读、数学能力等复杂认知活动的关系问题，并为深入理解人类工作记忆的结构及发展规律等问题提供了理论基础。在教育领域，工作记忆的训练研究可以为特殊儿童（如多动症儿童、孤独症儿童以及学习障碍儿童等）的治疗、干预和教育辅导提供有效的帮助；在临床领域，工作记忆的训练可以为工作记忆缺陷个体的临床干预和治疗提供有效的工具，具有重要的实践意义。

2  工作记忆训练研究

2.1  工作记忆是可以训练的—来自特殊儿童的证据

对于特殊儿童的工作记忆研究一直是工作记忆研究领域的一个热点。同样，对于工作记忆训练的证据最初也是来自于对特殊儿童的研究。通过对特殊儿童的工作记忆训练，研究者们发现，工作记忆训练显著提高了特殊儿童的工作记忆能力。通过工作记忆训练来提高特殊儿童的工作记忆能力，以此改善特殊儿童以工作记忆能力损伤为核心的发展障碍，进而提高他们的认知水平，为这些特殊儿童的临床干预和治疗提供了实证支持。

Klingberg等人（Klingberg，Forssberg，& Westerberg，2002）在2002年的研究中，采用一种新的工作记忆训练任务对多动症儿童的工作记忆进行了训练。注意力缺陷多动障碍是一种在儿童期很常见的精神失调。其主要病征是：注意力涣散（inattentive）或集中困难（Attention-deficit）、活动量过多（hyperactive）、自制力弱（impulsive）（American Psychiatric Association,1994）。而工作记忆缺陷是多动症儿童主要的认知缺陷，被认为与额叶受损有关（Kuntsi，Oosterlaan，& Stevenson，2001；Schweitzer et al.，2000）。研究选取了7-15岁的多动症儿童14名，其中7名多动症儿童接受了工作记忆训练，另外7名儿童作为控制组没有接受训练。训练前，所有被试均接受了以下五项测试：（1）视觉空间工作记忆任务（A visuo-spatial WM task）；（2）Corsi积木模板任务（Corsi block tapping task）；（3）Sroop色词干扰任务（Stroop task）；（4）瑞文彩色推理测试（Raven’s Colored Progressive Matrices）：（5）选择反应时任务（Choice reaction time task）。测验结束后，实验组的7名儿童接受了以下四种工作记忆训练任务：（1）视觉空间工作记忆任务（A visuo-spatial WM task）；（2）数字广度任务（Backwards digit-span）；（3）词语广度任务（Letter-span task）；（4）选择反应时任务（Choice reaction time task）。训练采用阶梯训练法，即根据每个被试在训练任务中的表现和得分，逐步调整训练难度。训练每天最少20分钟，一周4-6天，至少5周。训练结束后，实验组和控制组的所有被试均接受之前的五项测试。研究结果显示：训练显著提高了个体的工作记忆能力，也显著提高了没有经过训练的工作记忆任务的成绩和瑞文彩色推理测试的成绩。另外，通过大量的头动测试表明，接受工作记忆训练的多动症儿童的肌动活动（motor activity）显著减少了。

在此之前，Cornoldi等人（2001）对于多动症儿童工作记忆的研究表明：多动症儿童工作记忆的缺陷并不是由于存储障碍所引起的，而是抑制功能的缺陷导致其工作记忆的缺陷。抑制功能被认为是工作记忆中央执行系统的一个基本成分，为了保证工作记忆中执行系统的顺利进行，在注意转换中，需要抑制已自动化的加工，在刷新过程中，需要抑制不再有用的信息（Zacks，& Hasher，1994；陈天勇&李德明，2005）。可见，Klingberg等人针对多动症儿童工作记忆能力的训练，实质上是提高了多动症儿童工作记忆中央执行能力，即对无关信息的抑制能力。在工作记忆任务训练中，多动症儿童的抑制能力得到提高和发展，并且临床症状得到缓解。

工作记忆缺陷同样被认为是酒精谱系障碍儿童关键的认知缺陷之一（Rasmussen，2005）。Loomes等人（2008）通过对工作记忆策略的训练来提高酒精谱系障碍儿童的言语工作记忆能力。参加研究的酒精谱系障碍儿童被分为了实验组和控制组，所有的被试均完成三次计数广度（digit span memory task）的测验。基线测试和预测之后，实验组的儿童接受工作记忆复述策略的训练（rehearsal training）。结果发现，通过工作记忆复述策略的训练，实验组儿童的言语工作记忆广度显著提高。行为证据和儿童的自我报考显示出实验组儿童在训练后更多的采用了复述策略。

同样是针对特殊儿童工作记忆的训练，Loomes等人采取复述策略对酒精谱系障碍儿童的工作记忆进行了训练。但是，研究者使用复述策略对工作记忆进行训练，只是针对工作记忆的存储功能进行了相应的训练，并没有涉及到工作记忆最为核心的成分-中央执行系统，只是针对工作记忆的一个子系统-短时记忆的训练。而且，这种训练方法是否对空间工作记忆也有效？对改善酒精谱系障碍儿童的临床症状有无作用？还有待进一步的探讨。

2.3  工作记忆训练改变大脑—来自认知神经科学的研究

近年来，随着认知神经科学的兴起和发展，脑电和脑成像的研究技术为人类认知的研究提供了强有力的研究手段。在工作记忆训练研究中，研究者们借助脑成像研究技术，为工作记忆的训练提供了更为客观的认知神经评价标准。研究发现，通过工作记忆训练，与工作记忆相关的脑区的激活有所增强。而且，研究者还进一步探讨了与工作记忆训练相关的大脑生化机制（Westerberg & Klingberg，2007；Olesen，Westerberg，& Klingberg，2004；McNab et al.，2009；Dahlin et al.，2008）。

Westerberg等人（2007）在之前相关研究的基础之上，以视-空工作记忆任务（Avisuo-spatial WM task）、数字倒背（Backwards digit-span.）以及字母广度（Letter-span task）三项任务作为工作记忆训练任务，对工作记忆的训练进行了一项fMRI研究。有三名成年被试参加了实验。训练中，训练任务的难度根据被试的表现和得分逐步提高。被试每天每个任务进行30个trials的训练，每天训练将近40分钟。在训练前和训练后被试分别进行了工作记忆任务和基线任务的扫描（任务见图1）。

图1  Westerberg等人（2007）采用的工作记忆扫描任务示意图

注：每个线索（红色实心圆圈）呈现900毫秒，线索之间间隔500毫秒。被试要求记住每一个点的位置以及出现的顺序。当最后一个线索呈现完毕之后，有1000毫秒的间隔，紧接着呈现2000毫秒的探测刺激。探测刺激为一个填有1-5数字的圆圈。如图所示，被试的任务是判断这个探测刺激是否与之前第3个方格中呈现的刺激位置相同。只有当位置和顺序都一致时，被试按键回答“是”，否则被试按键回答“否”。

研究发现，训练后，与工作记忆相关的脑区-额中回和额下回（middle and inferior frontal gyrus）的激活显著增强了。而这种脑区激活的增加，并不是由于训练前没有被激活脑区的激活所导致。相反，这种脑区激活的增强被认为是原有激活脑区上的增强。McNab等人（2009）进一步探讨了与工作记忆训练相关的大脑生化机制。研究者在5周多的时间里，针对额叶前部（prefrontal）和颅顶部（parietal）多巴胺D1（Dopamine D1）结合的电位变化，进行了长达14个小时的训练。研究结果发现，对工作记忆进行训练，提高了工作记忆能力，这与大脑皮层多巴胺D1受体密度的改变有关。工作记忆作为人类认知能力的一个重要功能，依赖于有足够多巴胺神经传递。多巴胺DI受体系统的可塑性，表明了记忆活动与大脑生物化学机制之间的相互作用。

工作记忆的脑成像研究证明了大脑前额叶对于工作记忆的重要作用，而这主要体现在前额叶在执行加工中的作用。研究表明，前额叶在工作记忆中的作用相当复杂，包括对记忆信息的注意和抑制、管理、整合等功能，被认为与中央执行系统有关（Smith，& Jonides，1999；刘昌，2002）。而Westerberg等人的研究结果证明，对于工作记忆的训练，实质上是针对工作记忆中央执行系统的训练，训练任务增强了与中央执行系统有关脑区的激活。

2.4  工作记忆训练提升智力—一项具有争议的研究

工作记忆与智力的关系一直是工作记忆研究领域一个颇具争议的问题（党彩萍&刘昌，2009；Ackerman，Beier，& Boyle，2005）。Jaeggi等人在2008年的一项研究中发现（Jaeggi et al.，2008），工作记忆训练可以提高个体的流体智力（fluid intelligence）。

Jaeggi等人（2008）的研究采用“n-back”任务对个体工作记忆进行训练，接受工作记忆训练的被试被随机分为四组，分别接受为期8天、12天、17天以及19天的训练，训练前和训练后被试均接受智力测试。研究结果发现，与控制组相比，实验组的智力水平得到显著提高，而且，训练的时间越长、智力水平提高越多。这项研究在理论层面上对原有的智力与认知理论以及相关理论模型提出了挑战，在应用层面上，研究结果对于教育领域、临床治疗领域提供了帮助和指导。

同样，研究也带来许多的争议和质疑（Sternberg，2008；Moody，2009）。Sternberg和Moody对研究的内部效度、外推效度以及研究信度等方面提出了异议。例如，工作记忆的任务很多，为什么只采用“n-back”任务对工作记忆进行训练，采用其他任务结果会怎样？对于流体智力测试，研究采用了标准的智力测试-瑞文推力测试，但是瑞文推力测试是否真的能代表个体的智力水平？为什么不采用多重指标？研究为什么没有考虑到安慰剂效应？在该领域，目前为止只有这一项研究，应考虑多一些类似的研究，增加研究结果的可信度；研究的样本容量太少，影响了研究结果的外推效度，等等。

工作记忆和智力关系的研究表明：工作记忆的中央执行系统和一般流体智力在大脑前额区存在重叠，而且工作记忆中央执行系统中的更新功能与前额皮层联系密切（Kane & Engle，2002；Collette & Vander Linden，2002；党彩萍&刘昌，2009）。在Jaeggi等人的研究中采用“n-back”任务对工作记忆进行训练，再次说明工作记忆训练的实质在于对其中央执行系统的训练，研究实际上是通过对工作记忆中央执行系统中更新功能的训练，提升了个体的智力水平。