摘 要：目的：考察表象训练前后词语辩识任务过程中的神经电生理特征，以及从行为反应和脑电活动两个角度，探讨表象训练对记忆词语记忆速度和再认正确率的影响。方法：对9-13岁儿童进行为期1个月表象训练的前后，采用事件相关电位技术，以词语辩识图为实验材料，进行快速记忆和再认对照差异比较，同时记录和分析被试对词语辨识图的记忆和再认时的脑电活动变化情况和反应时等行为数据。结果：1.词语辩识任务下，表象训练前后对照相同组的正确作答率显示差异显著（P<0.05）；词语辩识任务下，对照不同组和对照相同组的ERP结果在大部分的脑区差异不显著（P>0.05）。2.经过一个月表象训练后，被试再次完成另一组同质的词语辩识任务，训练前后对照不同组和对照相同组两个任务的ERP统计显示，训练前后的差异非常显著：在大脑前部，每个电极点的波幅都有显著差异（P<0.05），大脑的后部P130的ERP数据里P4的波幅有显著性差异（P<0.05）；3.经过一个月表象训练，脑电波形变化在P7电极点表现极为显著，在训练前，P7的波形类似P8、O1、O2，在训练一个月后P7的波形类似F3和F4。结论：表象训练促进大脑额叶皮层区域的功能加强，强化了联合皮层形成持久记忆的能力，表现为后顶叶与前额叶的同步效应，可能是表象训练促进神经系统结构的改变；表象训练可以促进词语辩识和记忆能力。
关键词：表象训练 词语辩识图 记忆和再认
Abstract：To investigate the neuro-physiological characteristics of the brain in the word identification map task before and after the imagery training,and to analyze their differences from both behavioral and brain-electrophysiological perspectives.Method: Behavioral and ERP data of 26 children aged 9-13 (11±1.7) were collected during the word identification map task both before and after the one-month imagery training.The differences of their performances and brain activities between pretests and posttests were analyzed and discussed.Results：1.Under the condition where the recall images match the memorization images,participants showed an increase in accuracy and a decrease in response time after the training as compared to before the training (P<0.05); Under the condition where the recall images did not match the memorization images,no significant difference was found between pre-training and post-training performances (P>0.05)；2.The pre-post differences in the brain activities were significant in all the electrical nodes in the frontal lobe (P<0.05),as well as in P4 at P130（P<0.05）in the occipital lobe; 3.The most significant changes in EEG data were observed at the electrical node P7,which showed a similar pattern as the waves at P8,O1,and O2 before the training,but assembled the wave at F3 and F4 after training.Conclusion：Imagery training improves the functioning of the frontal lobe, enhanced the connections in the cortex to form memory,and thus promotes the accuracy and efficiency of our memory.
Key words: mental training the word identification map memory&recognize
一、引言
表象训练(imagery traimg)亦称“想象训练”，是心理训练方法的一种，由美国心理学者马腾斯等人提出。表象训练的机制在于借助言语暗示、静心内观和想象训练，使头脑里表象如同描绘清晰可见，促进学生记忆和信息提取。目前，已有实验表明，表象对记忆有促进作用，表象的清晰度越高，所起的作用越大, 此理论得到了表象训练实验的支持。有研究表示：表象训练可以提升运动技能；也有研究表示表象训练技术已经应用在提高弱智儿童的表象清晰度，提高弱智儿童的记忆力和潜能开发。
2004年，《自然》的一篇论文首次提到成人大脑结构也可以通过训练改变。实验对象在经过几个月“抛接3个小球”的表象训练后，研究者通过无创的磁共振扫描，发现受测者大脑中负责视觉与运动整合区域的灰质体积变大，而在停止训练后，体积又慢慢变小，但并没有完全回到未训练前的状态。“这充分说明一定的训练可以改变大脑结构，有研究表明一周的训练就能实现这种改变。”
鉴于此，本实验采用表象训练的三个程序——视觉后象训练、表象清晰性训练、表象活化训练，对学生进行一个月的集中强化训练，采用ERP作为评估工具，以词语图片为刺激材料，实验过程中要求被试先记忆图片中的词语，然后再辨识另一副图片中词语的一致性，对被试在训练前后进行脑电ERP波形的记录，比较训练前后记忆正确率和反应时，以及脑电波形的潜伏期和波幅，以此作为表象训练效果的评价指标。
二、方法
1.被试
以志愿者的方式招募26名儿童，年龄在9-13岁（11±1.7岁），男生14名，女生12名。他们的心理状态正常，学习成绩分布正常，并且在接受本次实验前都没有参加过类似的心理学实验。所有被试自愿参加实验，并在实验前得到了教师和家长签订知情同意书。
2.表象训练
（1）训练方式：①视觉后像训练：通过定眼看30秒黄底蓝圆的黄卡后再看白纸，白纸上会呈现出清晰的视觉后象；三天后，使用各种图片卡训练；十天后，使用简笔画训练；最后十天使用词语图片训练。训练难度由简至难，每次看图片的时间逐渐缩短，后像反而逐渐清晰并呈稳定状态。②表象清晰性训练：将视觉正像转变成负像，然后再把负像还原成原来影像，有助于表象的清晰化。③表象活化训练旨在通过将表象变大、缩小、转化，使练习者形成清晰的视觉表象和动觉表象，产生提取深层清晰记忆内容的效果。
（2）提高训练有效性的条件：①在放松的前提下进行。②循序渐进，由简至繁。时间：集中30天的训练，每天上午下午两个循环练习各1小时：视觉后像20分钟——表象清晰性训练20分钟——表象活化20分钟，共训练60个小时。
3.实验程序
实验分为三个阶段，在表象训练之前对被试进行词语辩识记忆力测试，然后进行表象训练30天，在训练后进行与前测相同的测试。两次测试分别记录词语辩识记忆的反应时和正确率，同时记录脑电EEG波形特征。
4.实验材料
词语辩识图采用3×4排列模式，每张放置12个词语，每两张词语图片组成一个学习和记忆辨识组，每组图片中学习词语图片呈现2秒，间隔1秒后，呈现记忆辨识图片，要求被试辨识前后两张图片里的词语是否完全一致。其中完全一致的组合60组120张，统计分析时命名为相同组，差异组合也是60组120张，只是在记忆辨识的12个词语中有一个词语与学习的不同，位置随机，需要被试记住上一张学习图片里的每一个词语和位置，以便在记忆辨识时扫视搜索出差异并作出判断。发现两组图片相同，按“C”键确认，发现两组图片不同，按“M”键确认。所有的实验材料及指导语都是E-prime 2.0编程，按实验设定好的程序依次由计算机呈现。
5.脑诱发电位数据采集与分析
实验仪器为Brain Product脑电记录系统，采用64导电极帽记录脑电数据。参考电极置于两侧乳突连线，接地电极Ground安放于前额，左眼上下1.5cm安防电极记录垂直眼电（VEOG），双眼外侧1.5cm处安防电极记录水平眼电（HEOG）。滤波带通为DC0.1～100HZ，采样频率为500HZ/导，头皮电阻降至5KΩ以下。对脑电记录的迭加平均处理是脱机进行的，然后再以左右乳突的代数平均作为参考电压进行修正。以词语辩识图呈现前200 ms作为基线，对呈现前200ms到呈现后800ms的脑电进行分段分析。
在本实验中，词语辩识图加工较一般图形、图像的加工更为复杂，其加工过程需激活大脑的视觉、言语、记忆、选择性决策等多个功能。根据ERPS总平均图，通过对波形的直观观察，选择头前部和顶枕叶有代表性的电极点作为本研究考察的电极点，分别选取脑前部和后部的主要波形，各成分测量的时间窗口分别为前部额叶（F3、F4、FP1、FP2）的N120（80～170 ms），P200（150～280 ms），后部顶枕叶（P7、P8、O1、O2）P130（80～190 ms），N200（150～280 ms）；并对各波形成分的波幅和潜伏期数据进行统计分析。
6.ERP数据分析
将所有实验数据导入统计软件SPSS22.0进行数据统计分析。描述性数据以平均数±标准差（Mean±SE）的方式呈现。后续将采用多因素分析的方法，显著性水平为0.05，并使用Greenhouse-Geisser矫正ANOVA分析结果。同时，对组间变量进行多重比较的F值检验。
三、结果与分析
1.行为数据结果
对训练前后词语辩识任务的被试反应时和作答正确率进行统计，统计结果见表1。
2.脑电波形数据结果
表2：脑电波ERP主要电极的各个波形的潜伏期和波幅的数据统计
词语辩识任务下，对照不同和对照相同两个任务记忆和再认的ERP统计显示差异不显著，具体结果是：在大脑前部，N120的ERP数据分析，电极位点FP1、FP2、F3和F4的波形潜伏期和波幅都没有显著性差异（P>0.05）；而P200的数据显示，F4的波形潜伏期达到显著性差异（F（1,24）=5.206 P<0.05），而电极位点FP1、FP2和F3都没有显著差异；在大脑的后部，P130和N200的波形潜伏期和波幅在各个电极位点都没有显著差异。
图1：被试在训练前完成词语辩识任务时，对照不同和对照相同两组任务的总平均脑电波形的比较，统计分析无显著差异，由图可见两组任务的波形相似。
经过一个月时间的表象训练后，被试再次完成另一组同质的词语辩识任务，训练前后对照不同组和对照相同组两个任务的ERP统计显示训练前后的差异非常显著，具体结果是：在大脑前部，N120的ERP数据分析，电极位点FP1、FP2、F3和F4的波形潜伏期都没有显著性差异（P>0.05），而每个电极点的波幅都有显著差异FP1（F（1,24）=6.101，P<0.05）、FP2 （F（1,24）=6.715,P<0.05）、F3（F（1,24）=6.170 P<0.05）、F4 (F（1,24）=4.919,P<0.05)；P200的数据显示，FP2的波形潜伏期和波幅都没有达到显著性差异（P>0.05），而电极位点FP1（F（1,24）=5.029 P<0.01）、F3（F（1,24）=3.312 P<0.05）和F4（F（1,24）=3.446 P<0.05）的波幅都有显著性差异，潜伏期也都没有显著差异（P>0.05)；在大脑的后部，P130的ERP数据里P4的波幅有显著性差异（F（1,24）=5.504，P<0.05），而N200的波形潜伏期和波幅在各个电极位点的显著差异非常显著，具体表现为：P3波幅（F（1,24）=7.408，P<0.00）、P4波幅（F（1,24）=4.878，P<0.05）、O1潜伏期（F（1,24）=7.563 P<0.00）、O1波幅（F（1,24）=18.022 P<0.00）、O2波幅（F（1,24）=18.729 P<0.00）。
图2：完成词语辩识任务时，对照相同任务下，所有被试在训练前后的总平均脑电波形的比较。经过一个月的表象训练后，脑电波形变化在P7电极点表现极为显著，在训练前，P7的波形类似P8、O1、O2，在训练一个月后P7的波形类似F3和F4。
讨论：本实验的行为结果显示，被试在训练前后的成绩没有表现出显著的改善，在训练前对照不同任务的反应时是773±46 ms，正确率是72.64±2.45%，而训练后表现为反应时延长到943±47 ms，正确率降低至64.88±2.45%；而对照相同任务的情况又是不同的，在训练前的反应时为1327±39 ms，正确率是47.35±2.49%，训练后基本与训练前一致，反应时为1320±40 ms，而正确率显著提高为55.11±2.49%。这组行为数据的结果，不同于预期。经过抽调部分被试，分析发生这个结果的原因，发现被试作答时使用了不同的选择策略：训练前，被试选用的策略倾向为对照不同，结果表现为对照不同任务的虚中率很高；训练后，被试花更多的时间来辨别差异，实际击中率提高。因而，在完成对照相同任务时的正确率的显著提高，也可以说明表象训练提高了被试的记忆力。
本实验的ERP结果显示，在词语辩识任务下，对照不同任务和对照相同任务两个任务记忆和再认之间的ERP统计显示F4的波形中P200潜伏期达到显著性差异，虽然其他位点的差异不显著，前部脑区的P200和后部脑区的P130的再认波形呈现更正向的趋势。这个结果说明词语辨识任务提供的记忆材料一致，脑电波形一致。而在记忆与再认之间的差异反映了新旧效应，与前人的实验研究一致。
经过一个月时间的表象训练后，被试再次完成另一组同质的词语辩识任务，训练前后的ERP统计显示训练前后的差异非常显著，不仅在大脑前部，N120和P200的ERP数据有显著性差异，而且在大脑的后部，P130和N200的波形潜伏期和波幅也有非常显著的差异。尤其是P7的波形变化，在训练前，P7的波形类似大脑后部P8、O1、O2等电极部位的波形，而在训练后P7的波形就与大脑前部F3、F4类似。大量的实验结果表明，特定额叶皮层区域与颞叶内侧皮层之间的互动在记忆的编码和提取时起关键作用。
在完成记忆过程中，额叶负责实时加工的任务，并将信息向MTL，而足够的信息输入在MTL经进一步加工，再转移至远隔的联合皮层形成持久的记忆。由此推测，本实验中表象训练后P7的波形完全类似于大脑前部的F3、F4，可能就是因为表象训练促进大脑额叶皮层区域的功能加强，也强化了联合皮层形成持久记忆的能力，因而表现出脑电波形顶叶区与前额产生了同步效应。同步，这里指的是经过脑区震荡之间的相位同步，可能是通过神经系统功能的可塑性变化来促进神经功能区之间的沟通行为，相位同步是通过无数个突触在同一时间内激活突触后面的神经元来支持神经通信。
有研究表示，在不断训练表象的过程中，大脑皮质的兴奋和抑制在时间、空间上日趋完善和精确。2004年，《自然》的一篇论文首次提到成人大脑结构也可以通过训练改变。北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室曾经对几名体操世界冠军进行几个月的情景表象训练后，通过磁共振图像分析发现，长期的表象训练让他们大脑中的白质结构与普通人不一样。“这充分说明一定的表象训练可以改变大脑结构，有研究表明一周的训练就能实现这种改变。”因此，我们推论，在本实验中表象训练后P7的波形表现出的顶叶区与前额产生的同步效应，可能就是因为表象训练促进了大脑皮质的兴奋与抑制在时空上的完善与精确。
本实验的研究结果显示，通过一个月集中强化视觉后象训练、表象清晰性训练和表象活化训练，锻炼图像视觉记忆功能，提升词语记忆表象的清晰度，使大脑高级神经功能产生同步效应，可能促进神经系统结构的改变。说明表象训练是一种积极有效的心理训练方法，可以促进词语辩识能力的提升。
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论文作者:张赛123 何胜昔3
论文发表刊物:《素质教育》2019年7月总第314期
论文发表时间:2019/6/20
标签：表象论文; 词语论文; 波形论文; 波幅论文; 记忆论文; 差异论文; 电极论文; 《素质教育》2019年7月总第314期论文;