时间：2017年02月26日|2005次浏览|1次赞
作者：Julien Gross, Beatrix Gardiner, Harlene Hayne
摘要：特定物种的年龄稍长群体相较于年轻群体通常显示出更好的学习能力与记忆能力，然而，这一发展性差异并不总是发生在年轻/年长维度上。通常认为，发展性逆转正是对于受婴儿区位影响的独特挑战的适应性反应。对于人类，发展性逆转并没有得到证明，因为婴儿、儿童以及成年人很少使用相同的实验程序进行试验。在这里，我们改进了视觉认知记忆实验，使用一套以儿童为导向的刺激和一套以成人为导向的刺激对3岁的儿童和成年人进行试验。当立刻开始测验时，儿童与成人对两种刺激都显示出了认知记忆；而当1周后测验时，儿童对以儿童为导向的刺激产生了认知记忆，对以成人为导向的刺激没有产生认知记忆；成人则相反。这些数据对于当前记忆发展的学说具有重要意义。关键词：发展性逆转；事件认知记忆；人类；儿童；成年；刺激类型
引言：
“在一个生态学的模型中，婴儿不是被当成需要‘提升’以此变得与年龄相仿的不完整或不完美的成年人，相反，他们仅仅被看作是‘非成年人’——作为占据不同生态区位的不同有机体，而这些生态区位提出了不同种需要解决的问题。”(Rovee-Collier&Cuevas, 2009, pp. 11-12)
除了一些显著的特例，记忆发展的研究一直被认为在个体发育的变化方面存在缺陷。通常我们假定特定物种的年轻群体相较于年长群体学习能力与记忆能力更弱，这一发展性差异更进一步被假定反映了需要编码、储存和回忆信息的神经机制的不成熟(e.g.Bachevalier, 1990,1992; Bauer,2006,2008;Nadel&Zola-Morgan,1984;Schacter&Moscovitch, 1984)。一些科学家进一步假定至少存在两种功能上分离的记忆系统，只有第一个初级系统自出生时就已存在，这一初级系统最终在发展的某一节点上被之后发展的记忆系统所取代。这一后发展的系统被认为继续进行另外的成熟过程，这一过程尤其体现在连接海马的基础记忆结构和额叶皮质方面（更多细节讨论，参见Mullally&Maguire, 2014;Rovee-Collier, Hayne, &Colombo, 2001）。在这一体系内，科学家们普遍认为大脑的成熟促使了记忆过程中与年龄相关的变化。
尽管大脑的成熟毫无疑问在学习与记忆中与年龄相关的变化方面起到了重要的作用，但是，仅仅基于脑成熟的记忆发展学说因为多种原因还不够完善（评论参见Rovee-Collier&Cuevas, 2009, Rovee-Collier&Giles, 2010）。这些脑成熟学说的一个重要局限是他们未能解释发展模式在学习和记忆表现上的逆转——即，年轻被试的表现优于年龄稍长被试。我们很难看出一个仅仅基于脑成熟的学说是如何解释学习与记忆表现上的逆转的。
在老鼠的合作学习研究中，大量的研究人员发现，新生鼠比断了奶的婴儿鼠和成年鼠更有可能表现出知觉的前置条件作用、增强和消退。例如，当同时散发出老鼠能分辨的两种气味时，新生鼠和出生12天的老鼠就能分辨出这两种气味之间的联系，而出生21天的就不能(Chen, Lariviere, Heyser, Spear&Spear, 1991; Cheslock, Varlinskaya,High,& Spear, 2003)。类似地，Spear和Kucharski（1984）发现，相比较于成年鼠，出生18天的小老鼠对于与另一种气味相伴的气味显示出了较强的反射，而如果气味单独出现则反射较弱（同样参见Mellon, Kraemer, & Spear, 1991）。最后，在一定情况下，小老鼠的竞争抑制性记忆联接的学习或消退也比成年老鼠出现地更快(e.g. Kucharski& Spear, 1985)。更多新近研究也表明消退的发展并不是线性的，例如，Richardson和他的同事发现，青春期老鼠的消退期要比青少年老鼠和成年老鼠的时间短(Kim, Li, & Richardson, 2011; McCallum, Kim, &Richardson, 2010)。
Spear认为发展性逆转反映了婴儿区位的独特挑战及对这些挑战的现存适应性答复，学习与记忆的发展性逆转不只局限于发生在非人类动物身上，在一系列使用知觉前置条件范例的研究中，Rovee-Collier和她的同事通过研究表明刚刚出生的新生儿同样显示出形成和保存联接的强大能力(e.g., Cuevas, Giles,&Rovee-Collier, 2009; Giles&Rovee-Collier, 2011; 更多评论参见Rovee-Collier& Giles, 2010)。例如，Giles和Rovee-Collier在两个30分钟的时间段同时向6个月大的婴儿和8个月大的婴儿预曝光两个手偶（两个30分钟之间相隔5个小时），接着新生儿观看实验者拿着玩偶A表演3个特定动作，经过1~4周不等的时间间隔，再用玩偶B测试新生儿，结果年龄更小一点的新生儿最多可以保持4周的记忆，而年龄稍大的新生儿只能保持2周。
婴儿期之后发生了什么？这些发展性逆转是否可以在人类的一生中持续存在？回答这一问题的主要阻碍就是设计一个实验，实验中使用的被试运动能力和语言能力变化幅度很大。一项可以在人的整个生命阶段使用的实验是视觉认知记忆(VRM)实验(e.g.,Morgan&Hayne, 2006a, 2006b,2007,2011;Richmond, Sowerby, Colombo,& Hayne, 2004; Richmond, Colombo,& Hayne, 2007)。在这项实验中，让被试熟悉一个视觉刺激，特定时间间隔后，同时呈现旧刺激和新刺激，将被试在实验中注视旧刺激的时间和注视新刺激的时间加以比较。主要基于Sokolov的定向反应的比较器模型（1963），如果被试注视新刺激的时间明显更长，则推断存在旧刺激的记忆。
在本次实验中，我们使用VRM范例探索儿童与成人记忆的潜在发展性逆转。具体来说，让3岁的和成年被试熟悉刺激，并用儿童导向的刺激或成年导向的刺激进行试验。我们使用的特定刺激是在我们之前对新生儿、儿童和成人的研究中发展得来的。在我们之前对于新生儿与幼儿关于视觉认知记忆的研究中，我们使用了简单的、色彩鲜艳的、类似卡通图案的刺激(Barr, Gross, Walker,& Hayne, 2006a,2006b,2007,2011)，首先选择这些刺激是因为我们假定他们能吸引新生儿和幼儿的注意。在熟悉了这些刺激之后，1~4岁的被试马上表现出强烈的新异性偏好，被试对这些刺激的持续反应时间作为年龄的函数系统变化。迄今为止，这些刺激从来没有测试过成人。
在我们过去对于成人的研究中，我们曾经使用过人脸的图像变形(Richmond et al., 2004,2007)，我们选用这些刺激因为我们首先假定成人会觉得这些图片很有趣——一个已经被检验最初熟悉过程中的注视次数所确认的假定。在熟悉了这些刺激之后，成人被试显示出了持续几个月的认知记忆。迄今为止，这些刺激从来没有测试过儿童。
本次实验的目的是利用儿童导向的刺激和成人导向的刺激测试儿童和成人，确定认知记忆是否作为年龄、刺激类型或延迟作用的函数进行变化。这里，我们比较了3岁儿童和成年人的表现，因为基于我们之前的研究，这两个年龄组分别测试两种刺激时存在相同的延迟反应。
实验1
被试、仪器和程序
20名3岁的儿童（平均年龄=2.99岁，SD=.02），20名成人（平均年龄=21.01岁，SD=3.78）参与实验。这些儿童通过口口相传从公共出生记录中招募，而成人则是从招募儿童所在地的大学中招募得来。每一年龄组的一半被试为女性。一名3岁儿童因程序错误而从最终样本中剔除，另一名儿童因在熟悉阶段未满足观看要求而被剔除。
所有被试都通过我们的视觉认知记忆仪器熟悉并测试材料（完整细节详见Morgan&Hayne, 2006a, 2006b, 2007, 2011），我们设计的儿童导向的刺激能捕捉儿童的注意，它由3张电脑生成的类似卡通图案的脸组成，这些图案全部以3D格式呈现：有一个蓝色的邮箱形状的脸，一个黄色的圆脸和一个红色的方脸（见表1：儿童导向）。在呈现过程中，每一个刺激都会动动嘴或者眨眨眼。我们设计的成人导向的刺激能捕捉成人的注意，由3组通过变形技术得到的脸组成（例如，见表1：成人导向）：每一个刺激都由5张不同的脸（3张男性，2张女性）组合变形而成，耗时超过15秒，每组里的每张脸在变成另一张脸前都要呈现大约1秒，这一行为耗时大约2-3秒。所有刺激均通过PsyScope X呈现(Bonatti, 2010)。
每一名被试都在实验室里单独测试，给一半的被试先呈现成人导向的刺激再呈现儿童导向的刺激；剩下的被试相反。所有被试参与两组试验，每一组试验包括熟悉阶段和随后的两个测试阶段。在熟悉化刺激呈现之前，一个旋转的球同时呈现在两台显示器上，以此让被试适应显示器的方向，之后立刻呈现第一组熟悉化刺激。在熟悉阶段，相同的刺激被同时呈现在左、右两台显示器上各10秒，然后呈现旋转的球，接着再呈现第二组熟悉化刺激。
在两种导向的刺激均熟悉过后，所有被试立即接受测试。在测试阶段，一个熟悉的刺激和一个新奇刺激会同时呈现（分别在左、右两台显示器上）10秒，随后两种刺激调换位置再呈现10秒。在第二组试验的测试阶段，一个新的新奇刺激是为了防止被试在第一组测试试验中熟悉了新奇刺激。这一程序随后在第二组刺激中重复。
新奇刺激在左侧或右侧屏幕上的位置以及熟悉化和测试刺激的顺序都在被试当中做了平衡，一位观察者编码了所有视频记录，另一位观察者给25%的视频记录打分，他们记录了每名被试在测试期间注视新奇和熟悉刺激的时间。两组观察结果经过皮尔逊积差相关计算后表明，观察者的内部信度为r=.95，p＜.05（熟悉阶段）；r=.97，p＜.05（测试阶段）。
结果
儿童导向的刺激与成人导向的刺激的呈现顺序对每一次试验都没有产生影响，顺序也没有产生显著的交互作用。鉴于以上发现，随后所有的分析将不会考虑顺序影响。在熟悉阶段，被试利用了几乎所有的空闲时间注视刺激（见表1），总体来说，在熟悉阶段成人注视刺激的时间要显著多于儿童，F(1,38)=14.48, p＜.01，但注视时间的完全差异不足1秒。在熟悉阶段，刺激类型对于注视时间没有影响，F(1,38)=.01, power=.05，也没有交互作用，F(1,38)=.02, power=.05。
这类研究的第一个因变量是测试时被试注视新奇刺激的时间百分比（新异性偏好得分）。我们为每一名被试计算了两个新异性偏好得分：一个是儿童导向刺激的，一个是成人导向刺激的。每一个新异性偏好得分通过用被试注视新奇刺激的总时间除以观看新奇和熟悉刺激的总时间来计算。表1（最右侧）表明新异性偏好平均得分是年龄和刺激类型的函数。新异性偏好得分作为年龄的函数在儿童导向刺激（t(38)=.53, p=.30, d=.17）或成人导向刺激（t(38)=1.17, p=.13, d=.38）方面没有差异。
我们将获得的每组的新异性偏好得分与50%的假设总体平均值（无偏好）进行比较，以此评估VRM任务的保留，将平均新异性偏好评分与50％的假设总体平均值进行t检验比较，结果表明，当立即测试时，所有被试（3岁儿童和成人）对于两种导向的刺激均表现出了认知记忆，即，3岁儿童和成人对于两种刺激的平均新异性偏好得分都显著高于50%水平（儿童：成人导向：t(19)=3.58, p＜.05, d=1.16； 儿童导向：t(19)=3.57, p＜.05, d=1.16；成人：成人导向：t(19)=4.98, p＜.05, d=1.62；儿童导向：t(19)=2.37, p＜.05, d=.77）。
实验2
在实验1中，我们发现当立即进行测试时，成人与儿童都能对两种刺激显示出认知记忆的信息进行编码。在实验2中，我们打算检验过去1周时间后，相同年龄的被试是否仍能记得这些刺激。
被试、仪器和程序
新一组的20名3岁儿童（平均年龄=3.00岁，SD=.03），20名成人（平均年龄=20.36岁，SD=2.34）参与试验。这些儿童通过口口相传从公共出生记录中招募，成人为口头传播招募。每一年龄组的一半被试为女性。2名3岁儿童因在熟悉阶段未满足观看要求而从最终样本中剔除。仪器和程序与实验1相同，只不过熟悉阶段与测试阶段相隔1周的时间。同样，在每一年龄组中，给一半的被试先呈现成人导向的刺激再呈现儿童导向的刺激；剩下的被试相反。一位观察者编码了所有视频记录，另一位观察者给25%的视频记录打分，两组观察结果经过皮尔逊积差相关计算后表明，观察者的内部信度为r=.99，p＜.05（熟悉阶段）；r=.98，p＜.05（测试阶段）。
结果
如表1所示（见Exp.2），在熟悉阶段，被试利用了几乎所有的空闲时间注视刺激。同样，在熟悉阶段成人注视刺激的时间要显著多于儿童，F(1,38)=12.47, p＜.01，但是注视时间的完全差异不足30秒。在熟悉阶段，刺激类型对于注视时间没有影响，F(1,38)=.08, power=.06，也没有交互作用，F(1,38)=.03, power=.05。
同样，我们为每一名被试计算了两个新异性偏好得分。表1（最右侧）表明，对新奇刺激的固定注视时间的平均百分比是年龄和刺激类型的函数。当1周过后进行认知测试时，新异性偏好得分作为年龄的函数发生了一些变化。对于儿童导向的刺激，儿童的新异性偏好得分要显著高于成人，t(38)=-1.61, p=.059, d=.52。对于成人导向的刺激则刚好相反，成人的新异性偏好得分要显著高于儿童，t(38)=-1.88, p＜.05, d=.61。
t检验结果表明，当1周后进行测试时，3岁的儿童对儿童导向的刺激表现出认知记忆，而对成人导向的刺激则没有（儿童导向：t(19)=2.99, p＜.05, d=.97；成人导向：t(19)=-.71, ns, d=.23）；成人则相反（成人导向：t(19)=2.57, p＜.05, d=.85；儿童导向：t(19)=.62,ns, d=.20）。
讨论
本次研究的数据表明，当立刻开始测验时，儿童与成人对两种刺激都显示出了认知记忆；而当1周后测验时，儿童对以儿童为导向的刺激产生了认知记忆，对以成人为导向的刺激没有产生认知记忆；成人则相反。在此报告的认知记忆的发展性差异并不能归结于使用不同年龄组所带来的程序上的本来差异——儿童与成人完全是在相同的条件下接受测试。这一条件在不同的刺激类型下也是一致的。另外，认知记忆的发展性差异也不能归结于不同刺激对不同年龄段吸引力的差异，在每一年龄组，被试都接受了两种刺激类型，在信息编码完成之后马上测试，两个年龄组都表现出了相同的新异性偏好。还有一点也很重要：我们注意到这些差异是在被试内得到的——即对于给定的个体，识别记忆的模式反映了他们的年龄和刺激类别之间的相互作用。简言之，尽管成人在接受一种刺激时表现优于儿童，儿童在接受另一种刺激时表现优于成人，在此报告的结果仍然反映了两种刺激类型真正与年龄相关的认知记忆差异。
正如发展性逆转的所有其他例子一样，本文研究的发现向仅仅基于脑成熟的记忆发展学说提出了一个严峻的挑战。相反，他们认为被试的发展性区位和此前的经历影响了被试在给予相同的经历后所记住的东西。我们假设在此报告的与年龄相关的认知记忆差异可能反映了被试在实验过程中带入专业知识的水平差异，我们使用的儿童导向刺激来源于童话书和电视节目的卡通人物；成人导向刺激来源于杂志上的人脸图片，儿童对于卡通人物更多的了解和熟悉可能使他们比成人更多地记得儿童导向刺激；相反，基于成人对于人脸更多的了解，他们可能在相同时间内更多地认出人脸。
基于知识背景差异的解释与下面这一关于儿童和成人的研究高度一致：这一研究表明先验知识为与年龄无关的熟练记忆表现提供了一个重要的基础(Chi, 1978;Schneider, Gruber,Gruber, Gold,& Opwis, 1993)。尽管成人通常拥有更为丰富的知识基础，但是在某些方面儿童的知识基础可能优于成人。在一项经典的年龄-专业知识权衡范例中，Chi（1978）发现10岁的专业围棋选手与成人围棋新手相比显示出了对于棋子位置更好的短时记忆，对棋子位置的尝试性学习更少。另一方面，成年人在数字广度记忆测试中获得较高的分数，并且比儿童更少地尝试学习数字列表。Schneider等人（1993）也发现无论年龄大小，无论立即回忆还是延迟回忆，专业围棋选手都比新手回忆起更多的围棋步数。基于这些结果，Schneider等人推断对于围棋规则和布局的熟悉度和经验使得专业选手比新手能更快处理信息，使用更为有效的记忆策略；同样地，先验知识，而非年龄的个体差异是预测行为的最佳因素。
除了基于知识背景差异的解释，还有一种可能就是，儿童和成人认为一种刺激类型本身就比另一种有趣，因此对于这一种刺激进行了更多的信息加工与保留。例如，尽管3岁的儿童和成人在熟悉阶段都同时看了两种刺激，他们仍有可能更为积极地注视有趣的刺激；再例如，“父母语（parentese）”被认为具有一种类似的处理优势，“父母语”是一种“儿语（baby talk）”的形式，多数用于和语前儿童的交流。研究者发现，但成人用一种夸张的语调、提高音量、加重元音声说话时，婴儿学得更多（例如，Singh, Nestor, Parikh,&Yull, 2009; Thiessen, Hill,&Saffran, 2005）。这种学习优势的出现是因为婴儿更能注意到这些口语刺激，尽管非父母语的语言内容在儿童周围同样常见（例如，Fernald, 1985; Fernald &Kuhl, 1987）。在未来的研究中，除了注视时间，使用其他信息加工的因素（如心率、P3、fMRI）进行测量来确定用我们本次实验的视觉刺激来测试儿童与成人，是否会产生类似的加工差异，也很有价值。
此前的研究和在此得到的结果对于我们理解记忆发展具有重要意义。通常，记忆表现的年龄差异只单单归因于支持记忆加工的神经结构的成熟性差异((Dumas & Rudy, 2010; Richmond & Nelson, 2007;Schacter & Moscovitch, 1984)。尽管大脑发育在我们记忆的内容和时间方面毫无疑问起着重要的作用，它并不总是限速步骤。基于我们在很多发展的其他领域对经验重要性的理解，这种实验性差异可能有助于研究记忆研究中年龄内和跨年龄之间记忆表现的差异，奇怪的是这一点竟很少有人注意。现有的数据支持了越来越多的研究，这些研究表明，不同年龄的个体对特定经历的回忆更多取决于他们的发展区位，而不是他们大脑的成熟状态。
这种替代的方法对于我们对记忆发展的理解的意义不言而喻。尽管成人的大脑比儿童更为成熟，他们也有更多的经验来支持对特定材料的保留，本次研究的数据还是证实，当表格翻转，儿童可能具有更多兴趣时，他们的记忆力相对于在相同条件下测试的成年人来说得到增强。这些数据表明了Spear(1984a,1984b)和Rovee-Collier (Rovee-Collier&Cuevas,2009; Rovee-Collier&Giles, 2010)的观点，即一个对于人类与非人类动物的记忆发展的全面性理论性解释不仅需要了解有机体的脑成熟状态，还需要了解他们的发展区位。我们在人类参与的整个生命周期中使用VRM这一研究开启了未来调查人类发展记忆表现的进一步发展逆转的可能性。
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