近日，我院刘强教授团队在国际权威的认知心理学杂志Cognition (SSCI一区，IF = 3.65) 在线发表了题为“The storage resources of the active and passive states are independent in visual working memory”的学术论文.该研究通过系列的行为实验考察了工作记忆系统中两个存储态之间资源独立性问题。

视觉工作记忆（visual working memory, VWM）是一个能够对视觉信息进行短暂存储和在线认知操作的记忆系统，它作为一个连接人类的视觉感知与深层次认知加工的桥梁，与复杂的高级认知活动关系紧密，是当前认知心理学和认知神经科学中研究热点之一。针对视觉工作记忆信息的优先性或分配到的注意资源的多少，研究者们提出了多状态存储模型。该模型认为编码到视觉工作记忆中的视觉信息能够依据其与当前任务相关性的强弱，相应地进入到在线态（online state）和离线态（silent/passive state）。那些与当前任务紧密相关且具有优先性的项目（prioritized items）存储在在线态，实时进行当前的认知操作；而暂时与当前任务无关但参与随后认知任务的去优先化项目（nonprioritized items）转移到离线态进行短暂的信息维持。在动态的加工活动过程中，记忆项目能够根据任务需要在这两个存储态之间灵活切换。从电生理角度来看，在线态存储的记忆项目会诱发神经放电，伴随着持续的神经激活，因此一般标准的记录方法（如ERP等）能探测到在线态项目。而存储在离线态的项目主要依靠细胞突触可塑性和膜电位的变化，通过功能连接的方式来实现记忆维持。离线态虽然未能在神经活动上表现出持续的神经激活，但是依然能够为记忆项目提供一个稳固的存储空间。

本研究所关注的问题是，当部分记忆项目被转移至离线态存储时，离线态项目是否会与处于激活状态的项目争夺资源来维持记忆信息。研究通过三个行为实验对这一问题进行了系统探究。本研究的实验逻辑是，如果两个状态的存储资源相互独立，那么，当在线态记忆和离线态记忆同时存在时，一个存储态的记忆负荷变化将不会对另一存储态的记忆成绩产生影响。在以往研究中已经证实，回溯线索范式和序列呈现的变化觉察范式能够实现记忆项目存储态的有效分离。据此，本研究采用回溯线索范式（实验一和实验二）和序列呈现范式（实验三），以记忆成绩的正确率和反应时为指标，探究在线态和离线态的存储资源是否相互独立。实验一中，离线态的记忆负荷始终为2个项目，在线态的记忆负荷在2个项目（低负荷条件）和4个项目（高负荷条件）之间变化。实验二中，在线态的记忆负荷始终为3个项目，离线态的记忆负荷在2个项目（低负荷条件）和3个项目（高负荷条件）之间变化。实验3采用被试内设计，分别变化离线态记忆负荷（实验3A）和在线态记忆负荷（实验3B）；当在线态记忆负荷始终为2个项目时，离线态的记忆负荷在2个项目（低负荷条件）和4个项目（高负荷条件）之间变化，反之亦然。

实验一流程图

实验二流程图

实验三流程图

研究结果

行为结果发现，（所有成绩均高于随机水平）当变化在线态的记忆负荷时，只有在线态的记忆成绩发生变化，而离线态的记忆成绩不受影响；当变化离线态的记忆负荷时，只有离线态的记忆成绩发生变化，而在线态的记忆成绩不受影响。该研究结果表明，在工作记忆中在线态和离线态的存储资源彼此之间相互独立，互不影响，有力的支持了资源独立假设。该假设不仅适用于视觉工作记忆的回溯线索范式，也同样在序列呈现范式中成立，一定程度上证明该假设的广泛适用性。

实验一结果

实验二结果

实验三结果（左：变化离线态记忆负荷；右：变化在线态记忆负荷）

文章结论和讨论，启发与展望

在我们现实生活环境中，视觉信息在时间和空间上是连续的，变化的，甚至会随着个体的运动而发生变化，人们不仅需要把这些视觉信息存储于工作记忆系统中，还需要对这些视觉信息进行知觉加工整合，获取其所承载的自然信息和社会信息。以往视觉工作记忆的研究主要集中于其静态存储特征，忽视了工作记忆的“在线操作”这一认知属性，即动态加工特征。由于工作记忆存储记忆信息具有一定的容量限制，而面对源源不断的视觉信息需要存入我们大脑时，这就需要将与当前任务无关但后期还要用到的信息暂时“卸载”到后台以待后用。将暂时的任务无关信息卸载至后台这一“操作”，具有一定的理论现实意义。根据原始计算模型，相比持续放电的模式，“静态”编码模式(activity-silent coding scheme)效率更高。面对不断变化的视界，持续放电的存储方式必定会消耗大量能量，而能量是编码和加工知觉信息的重要支撑，因此利用离线态来存储记忆项目似乎更符合神经经济学意义。离线态项目得到稳固维持的同时，在线态的存储资源得以释放来加工新输入的视觉信息，提高认知效率。同时，无论在线态的记忆负荷怎样变化，离线态项目依旧“安好”，不受影响；同理，无论后台存放了多少项目也不会影响在线态的如期加工，这是一种经济高效的认知加工模式。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cognition.2021.104911