工作记忆对视知觉的功能性影响

Working memory is a construct that encompasses our ability to temporarily maintain and manipulate information that is no longer accessible in the environment for a brief period of time in order to guide subsequent behavior. Recent brain-imaging research has indicated that visual working memory requires reentrant feedback from the prefrontal cortex to the early visual cortex. Given that the contents of visual working memory are believed to be retained via sustained activity in the visual cortex, one function of such top-down modulation may be to aid in the active maintenance of working memory representations after visual stimuli that had to be memorized have disappeared from view, bolstering them against degradation and distraction in the visual cortex. However, in contrast to a considerable amount that we have known about the neural mechanisms of working memory maintenance, our understanding of the functional consequences working memory representations have on perceptual processing at the behavioral level is seriously inadequate. Motivated by this observation, in the present research project we will try to systematically explore the functional influences of working memory representations on both unconscious and conscious perceptual processing of visual inputs. Specifically, by using a range of psychophysical techniques we will investigate (1) whether the representations of working memory can enhance unconscious processing of visual stimuli during interocular suppression; (2) whether visual stimuli that match the contents of working memory can be more easy to escape from lack of awareness fates, such as inattentional blindness, change blindness, and attentional blink; and (3) whether working memory representations can distort our conscious experience of perception of visual stimuli. By answering these questions the present research project will systematically reveal the cognitive and neural mechanisms of the functional impact of working memory contents on visual perception, while also providing a unique perspective for our better understanding of the interaction between working memory and perception, which are the two primary constructs in human information processing system.

近期脑成像研究表明，视觉工作记忆表征可能保存在视觉皮层之中。在工作记忆保持阶段，前额叶会对视觉皮层中的神经元活动进行自上而下的调控，以实现对视觉皮层中编码目标信息的神经元活动的选择性增强和对编码干扰信息的神经元活动的选择性抑制。这种自上而下的调控机制构成了工作记忆积极保持目标信息表征的神经基础，但它在行为水平上使得工作记忆表征对知觉加工会产生什么样的影响目前尚不清楚。通过采用多种心理物理学技术，本项目拟考察工作记忆是否会（1）增强视觉系统对双眼竞争中与当前工作记忆表征匹配的刺激的无意识知觉？（2）使得视野中与工作记忆表征匹配的刺激更易逃脱无意视盲、变化盲和注意瞬脱等意识缺失的命运？（3）扭曲人们关于视野中与工作记忆表征匹配的刺激的知觉意识经验？本项目研究将会全面、系统地揭示工作记忆表征对于知觉加工的功能性影响及其机制，并为深入理解工作记忆与知觉这两大认知结构之间的交互作用提供一个独特视角。

近期脑成像研究表明，视觉工作记忆表征可能保存在视觉皮层之中。在工作记忆保持阶段，前额叶会对视觉皮层中的神经元活动进行自上而下的调控，以实现对视觉皮层中编码目标信息的神经元活动的选择性增强和对编码干扰信息的神经元活动的选择性抑制。这种自上而下的调控机制构成了工作记忆积极保持目标信息表征的神经基础，本研究通过采用多种心理物理学技术考察了工作记忆中的自上而下调控对知觉加工的功能性影响，主要得到了如下几方面的结果：（1）与工作记忆内容匹配的刺激比不匹配刺激能够更快地突破双眼抑制而进入意识知觉。换言之，被试对记忆匹配刺激更加敏感，能够优先意识到它并对之进行相应的知觉加工，而且即使被试不能清楚地意识到保持在工作记忆中的内容，该无意识记忆表征也仍然能够增强被试对随后与之匹配的刺激的知觉敏感性，使之更快突破双眼抑制而优先进入意识水平，说明工作记忆内容能够以自上而下的方式促进无意识知觉加工。（2）工作记忆内容能够提高视觉系统的空间分辨率。当视觉刺激（如兰道环）出现在与工作记忆内容匹配刺激的位置上时，这些刺激的具体细节能够更容易被分辨出来。更重要的是，由于目标是单独出现在视野中的，不伴有任何外加的噪音（即没有干扰刺激或掩蔽刺激），研究结果表明工作记忆中的自上而下调控可以在知觉加工的早期阶段增强目标信号。因为兰道环目标辨别任务测量空间分辨率，所以本研究结果表明工作记忆中的自上而下调控过程是通过提高空间分辨率来增强早期知觉加工的。（3）工作记忆表征可以影响人们对空间和时间的主观知觉经验。一方面，保持在工作记忆中的表征内容可以使得视场中与之匹配的物体看起来更小，但内隐短时记忆（重复启动）也可导致类似的效应。另一方面，工作记忆表征对时间知觉的影响会受到注意标签的调节，当与目标标签相联系时，工作记忆表征可以延长视野中与之匹配的物体的主观时距；而当与干扰标签相联系时，工作记忆表征则缩短视野中与之匹配的物体的主观时距。这些研究结果深刻揭示了工作记忆表征对于知觉加工的功能性影响及其机制，并为深入理解工作记忆与知觉这两大认知结构之间的交互作用提供一个独特视角。