振动触觉工作记忆容量及其加工存储机制

Working memory can preserve multiple items at the same time with a limited capacity is a key issue in working memory research. While visual and verbal domains of working memory are able to store multiple items, we know little about vibrotactile working memory capacity. Considering that vibrotactile stimulus and visual stimulus have different neural coding mechanisms, and vibrotactile frequency is analogy, one-dimensional and parametric information generated by somatic sensation. Therefore, it is necessary to study the capacity of vibrotactile working memory, and reveal its cognitive and neural mechanism. First of all, different modes of vibratory stimulus presentation and response were used to determine the size of the vibrotactile working memory capacity and its cognitive mechanism. Then using functional magnetic resonance imaging (fMRI), we will investigate the neural mechanism of maintenance of vibrotactile working memory. The study of vibrotactile parametric working memory is an important part of working memory model system, which will contribute to our understanding of working memory system and lay a foundation for cross-modalities research of visual, auditory and tactile information.

工作记忆中可以同时保存多个信息并且容量有限的机制是工作记忆研究的重点问题。视觉和言语等工作记忆研究领域都发现工作记忆能够存储多个信息单元, 但对振动触觉工作记忆是否能存储多个频率信息尚无相关研究。考虑到振动触觉频率刺激和视觉刺激具有不同的神经编码机制，以及振动频率信息是通过躯体感觉产生的模拟的、单维的、参数化信息。因此，有必要开展振动触觉工作记忆容量及其加工存储认知和神经机制的研究。本项目首先采用改进的新实验范式探究不同的刺激呈现方式以及反应报告方式下，振动触觉工作记忆的容量及其认知机制。然后采用功能磁共振成像（fMRI），揭示振动触觉工作记忆加工存储的神经机制。探究基于触觉频率信息的振动触觉参数工作记忆研究是完善工作记忆模型的重要补充，将有助于提高我们对工作记忆系统的理解，并为视觉、听觉、触觉多模态感知觉信息的跨通道研究奠定基础。

振动触觉频率刺激具有与视觉刺激不同的神经编码机制，是一种模拟、单维、参数化的信息。而容量有限的存储一直是工作记忆研究领域的重要问题，言语和视觉工作记忆的研究均发现工作记忆能够存储多个信息单元，但振动触觉工作记忆能否存储多个信息单元尚无相关研究。因此，本研究采用改进过的新范式对振动触觉工作记忆的容量及其认知机制进行研究，从与言语、视觉工作记忆不同的角度深入理解工作记忆系统的存储机制。本研究主要探究了不同的刺激呈现方式以及任务报告方式如何影响振动触觉工作记忆容量，并在此基础之上探讨了不同的保持时间以及干扰任务对振动触觉频率信息加工的影响，最后对振动触觉频率信息与视觉空间信息的跨模态工作记忆信息加工进行了研究。振动触觉工作记忆容量的研究结果显示，工作记忆可以保持2到3个顺序呈现的振动触觉频率信息且容量不受呈现手指的影响，但难以加工同时呈现的多个振动频率刺激。不同的任务报告方式也会影响振动触觉频率信息的加工机制。在部份报告任务要求下，报告正确率取决于刺激序列长度及其呈现顺序，越晚呈现的刺激报告正确率越高，这表明了振动触觉频率信息作为来自触觉的躯体感觉信息具有快速衰减的特性。而在全部报告任务要求下，报告正确率则取决于刺激序列长度和刺激的频率高低顺序，位于频率序列两端的刺激正确率高于中间的刺激，但不受呈现顺序的影响，表明振动触觉频率信息也可以像言语、视觉信息一样通过主动的刷新来维持记忆表征，抵抗感觉痕迹衰减导致的遗忘。跨模态研究结果显示，振动触觉工作记忆的任务表现不受干扰任务的影响，无论是视觉的多目标追踪任务还是触觉频率比较任务，这表明振动触觉工作记忆具有与视觉工作记忆不同的认知加工存储机制。综上所述，我们的研究结果为了解振动触觉频率信息的认知加工机制以及补充工作记忆模型提供了重要实证研究基础。