眼睛运动如何与记忆相关？(1)
摘要 很久以来，人们一直在致力于研究人的眼动与心理活动之间的关系，从而揭示其间的奥妙。众多研究表明，睡眠时的快速眼动(Rapid Eye Movements, REM)及其周期对记忆的形成与巩固有重要作用。在清醒状态下，人的眼动就是为了获得视觉信息，如果涉及记忆任务，这就是编码阶段的具体行动。另外，问题解决过程也有眼动参与。总体看来，眼动和记忆之间是一种双向的关系，适当的眼动训练或许能够提高记忆成绩。
关键词 眼动，记忆，快速眼动睡眠，视觉搜索。
分类号 B842
多数情况下，人们所说的眼动是指为了获得视觉信息的眼动；而有些眼动虽然不是为了获得视觉信息，但仍然与人的心理活动有关。例如，睡眠过程中的快速眼动就与人的无意识信息加工相关。因此，文中所说的眼动是广泛意义上的眼动，它包括能够获得视觉信息和不是以获得信息为目的的眼动。
1 睡眠时的眼动与记忆
早在200年前，David Hartley首次提出“做梦可能会改变记忆的强度”的观点。但究竟是做梦还是睡眠对记忆过程产生影响呢？人们对这一问题仍然是莫衷一是[1]。当然，睡眠要比梦境的范围更大，而两者之间是密不可分的。睡眠过程中，大脑内部的自发活动可以通过身体的外部动作表现出来，如眼睛的快速运动。当睡眠中出现快速眼动时，这一阶段的睡眠也被称为快速眼动睡眠(Rapid Eye Movement Sleep，REM Sleep)。人的快速眼动睡眠随年龄不同存在很大差异。成人一般每晚在1.5小时左右，新生儿每天达8小时，早产儿则会更多，这说明，胎儿在子宫内存在着大量的REM睡眠[2]。从分子水平上来看，人在睡眠和清醒状态下大脑的神经化学结构发生了改变，尤其是在REM睡眠状态下，海马中的胆碱能(cholinergic)会有所改变，大脑的这种神经化学方面的变化可能提供了一种与海马有关的记忆贮存机制，这种机制就是通过睡眠而产生的特定神经细胞联结通路[3]。动物的REM睡眠与学习能力之间存在一定关系。虽然人的REM睡眠时间与学习成绩也有一定关系，但人的REM睡眠与记忆形成之间的关系还需要进一步研究[4]。
Smith发现，学习一段时间以后，REM对人和动物的记忆效率都很重要[5]。缺少REM睡眠将严重影响人的认知过程，而不会影响人们对外界景物的描述。如果REM阶段(第二阶段睡眠)是完整的，那么，人的精细动作会更准确。但目前尚不能确定大脑的哪些部位在REM阶段被激活。元分析研究发现，REM在程序性学习中起重要作用，但对描述性记忆则没有什么作用。梦境中，记忆可能被激活或重新组织，但究竟哪一个记忆系统在此过程中被激活还不很清楚。伴有REM的梦境与新奇事件、熟悉的内容以及情绪紧密相连[1]。因此，睡眠和梦境在学习与记忆中具有重要作用。睡眠的功能之一就是加工和形成记忆痕迹[6]。
在睡眠过程中，REM睡眠并非一直存在，它有一定周期性，因此，也存在非快速眼动睡眠(即Non-REM睡眠或NREM睡眠)。睡眠可以提高人的学习和记忆，这是人们已有的共识。Benington等认为，在这种观点的背后暗含着这样的假设，即睡眠加强了突触间联接的可塑性[7]。然而，仅有REM睡眠似乎是不够的，REM睡眠之间的转换比单个的REM睡眠对记忆更加重要。对小白鼠而言，学习后的90分钟内的REM睡眠对记忆非常重要。但也可能由于任务类型、个体的紧张水平以及学习方式等都会影响学习与REM睡眠之间的时间间隔。对人的研究结果也表明，NREM﹣REM睡眠周期与词表记忆之间呈正相关[8]。Krueger等发现，NREM睡眠和REM睡眠在突触重组织过程中具有同样的作用[9]。人在REM和NREM不同阶段被叫醒时，他们所报告的梦的内容所涉及的记忆类型并不相同，REM阶段报告的内容比NREM阶段报告内容涉及更多的语义知识；在REM后期比早期涉及更多的语义来源[10]。Atienza等通过比较清醒状态和REM状态下的脑电的失匹配负成分(mismatch negativity component，MMN)发现，在REM睡眠状态下，感觉记忆痕迹至少可以持续3秒钟[11]。Dotto等则发现，学习后的第一个晚上和第三晚的REM睡眠将影响对学过内容的记忆，而学习后的第二晚的REM睡眠对记忆没有什么影响[12]。作为回忆特定事件的陈述性记忆也不会受REM睡眠的影响。对过程动作的学习(包括许多运动项目)成绩受睡眠的第二阶段(零点开始的几个小时)影响。另外，在慢波睡眠(slow wave sleep，SWS)(睡眠的早期阶段)和REM睡眠(睡眠的后期阶段)中进行面孔内隐记忆测验，结果表明，面孔内隐记忆主要得益于与脑机制有关的REM睡眠[13]。
2 如何通过眼动形成记忆
既然睡眠中伴随的眼动与人的记忆有关，那么，在觉醒状态下的各种眼动是否与记忆有关呢？这一问题的答案是肯定的。早在1878年Javal就试图将眼动作为心理活动的指标[14]。经过100多年的研究，人们对眼睛运动的本质特性有了深刻认识，尤其是近30多年来，眼动记录技术的发展为揭示眼动在认知过程中的作用提供了可能性。
2.1 视觉信息整合
通常情况下，眼睛的侧向运动偏好反映了大脑两半球信息加工的不对称性，眼睛偏好向左运动的人的右半球加工占优势；相反，偏好向右运动的人的左半球加工占优势。而对位置的记忆不受这种半球加工优势影响[15]。但眼睛在进行跳动的时候，大脑会将以前记忆阶段的眼睛运动情况也考虑进去，作为参考，以形成新的眼跳计划，这就是所谓的预览效应(preview effect)。它说明信息会在跨眼跳记忆(transsaccadic memory)中保存，并与下一个注视所获得的信息进行整合[16]。在眼睛向曾经记忆过的目标跳转之后，接着还会有一个多余的跳动。这个多余的跳动是在没有反馈的情况下使视线更加接近目标。因此，额外的网膜信号在眼睛向记忆过的目标移动的过程中的作用是很小的[17]。Sheth等发现，在视觉记忆中，同样会产生错误，这些错误不取决于是否有眼动存在，甚至与计划也无关[18]，这说明，这种效应是知觉性的，而不是感觉运动水平上的。进一步研究表明，目标呈现与对其位置判断之间的时间间隔是产生上述现象的重要原因，两者之间的时间间隔显著增强了空间压缩量的大小，进而产生这种效应。因此，视觉记忆中的位置错误随时间不同而成单调的系统变化。这取决于观察者在目标呈现时或之后很短时间内对固定位置的持续的注视。Krappmann发现，眼睛跳向记住的目标通常并不很准确，经常跳不到目标所在的位置[19]。产生这种现象的原因在于：(1)与记忆有关的过程，(2)在视网膜上将目标的像转换成与记忆有关的空间表征的过程中，空间分辨率比较低。记忆引导的眼跳误差产生于感觉运动不能精确地协调转换。Kori等发现，不能简单地将记忆引导的眼跳错误归结为记忆阶段眼睛在水平方向上注视所产生的错误，而是记忆阶段的眼动控制预测机制功能丧失所致[20]。例如，阅读障碍者眼睛跳动潜伏期比正常阅读者长，缓慢跳动次数比正常阅读者多，回扫次数也更多。因此，阅读过程和眼睛跳动系统都是由视觉‐空间注意和眼睛的注视系统控制，而阅读障碍患者的视觉-空间注意和眼睛的注视系统可能受到了损伤或发展缓慢[21]。
[ 下 页 ], 百拇医药(丁锦红 张 钦 郭春彦)
关键词 眼动，记忆，快速眼动睡眠，视觉搜索。
分类号 B842
多数情况下，人们所说的眼动是指为了获得视觉信息的眼动；而有些眼动虽然不是为了获得视觉信息，但仍然与人的心理活动有关。例如，睡眠过程中的快速眼动就与人的无意识信息加工相关。因此，文中所说的眼动是广泛意义上的眼动，它包括能够获得视觉信息和不是以获得信息为目的的眼动。
1 睡眠时的眼动与记忆
早在200年前，David Hartley首次提出“做梦可能会改变记忆的强度”的观点。但究竟是做梦还是睡眠对记忆过程产生影响呢？人们对这一问题仍然是莫衷一是[1]。当然，睡眠要比梦境的范围更大，而两者之间是密不可分的。睡眠过程中，大脑内部的自发活动可以通过身体的外部动作表现出来，如眼睛的快速运动。当睡眠中出现快速眼动时，这一阶段的睡眠也被称为快速眼动睡眠(Rapid Eye Movement Sleep，REM Sleep)。人的快速眼动睡眠随年龄不同存在很大差异。成人一般每晚在1.5小时左右，新生儿每天达8小时，早产儿则会更多，这说明，胎儿在子宫内存在着大量的REM睡眠[2]。从分子水平上来看，人在睡眠和清醒状态下大脑的神经化学结构发生了改变，尤其是在REM睡眠状态下，海马中的胆碱能(cholinergic)会有所改变，大脑的这种神经化学方面的变化可能提供了一种与海马有关的记忆贮存机制，这种机制就是通过睡眠而产生的特定神经细胞联结通路[3]。动物的REM睡眠与学习能力之间存在一定关系。虽然人的REM睡眠时间与学习成绩也有一定关系，但人的REM睡眠与记忆形成之间的关系还需要进一步研究[4]。
Smith发现，学习一段时间以后，REM对人和动物的记忆效率都很重要[5]。缺少REM睡眠将严重影响人的认知过程，而不会影响人们对外界景物的描述。如果REM阶段(第二阶段睡眠)是完整的，那么，人的精细动作会更准确。但目前尚不能确定大脑的哪些部位在REM阶段被激活。元分析研究发现，REM在程序性学习中起重要作用，但对描述性记忆则没有什么作用。梦境中，记忆可能被激活或重新组织，但究竟哪一个记忆系统在此过程中被激活还不很清楚。伴有REM的梦境与新奇事件、熟悉的内容以及情绪紧密相连[1]。因此，睡眠和梦境在学习与记忆中具有重要作用。睡眠的功能之一就是加工和形成记忆痕迹[6]。
在睡眠过程中，REM睡眠并非一直存在，它有一定周期性，因此，也存在非快速眼动睡眠(即Non-REM睡眠或NREM睡眠)。睡眠可以提高人的学习和记忆，这是人们已有的共识。Benington等认为，在这种观点的背后暗含着这样的假设，即睡眠加强了突触间联接的可塑性[7]。然而，仅有REM睡眠似乎是不够的，REM睡眠之间的转换比单个的REM睡眠对记忆更加重要。对小白鼠而言，学习后的90分钟内的REM睡眠对记忆非常重要。但也可能由于任务类型、个体的紧张水平以及学习方式等都会影响学习与REM睡眠之间的时间间隔。对人的研究结果也表明，NREM﹣REM睡眠周期与词表记忆之间呈正相关[8]。Krueger等发现，NREM睡眠和REM睡眠在突触重组织过程中具有同样的作用[9]。人在REM和NREM不同阶段被叫醒时，他们所报告的梦的内容所涉及的记忆类型并不相同，REM阶段报告的内容比NREM阶段报告内容涉及更多的语义知识；在REM后期比早期涉及更多的语义来源[10]。Atienza等通过比较清醒状态和REM状态下的脑电的失匹配负成分(mismatch negativity component，MMN)发现，在REM睡眠状态下，感觉记忆痕迹至少可以持续3秒钟[11]。Dotto等则发现，学习后的第一个晚上和第三晚的REM睡眠将影响对学过内容的记忆，而学习后的第二晚的REM睡眠对记忆没有什么影响[12]。作为回忆特定事件的陈述性记忆也不会受REM睡眠的影响。对过程动作的学习(包括许多运动项目)成绩受睡眠的第二阶段(零点开始的几个小时)影响。另外，在慢波睡眠(slow wave sleep，SWS)(睡眠的早期阶段)和REM睡眠(睡眠的后期阶段)中进行面孔内隐记忆测验，结果表明，面孔内隐记忆主要得益于与脑机制有关的REM睡眠[13]。
2 如何通过眼动形成记忆
既然睡眠中伴随的眼动与人的记忆有关，那么，在觉醒状态下的各种眼动是否与记忆有关呢？这一问题的答案是肯定的。早在1878年Javal就试图将眼动作为心理活动的指标[14]。经过100多年的研究，人们对眼睛运动的本质特性有了深刻认识，尤其是近30多年来，眼动记录技术的发展为揭示眼动在认知过程中的作用提供了可能性。
2.1 视觉信息整合
通常情况下，眼睛的侧向运动偏好反映了大脑两半球信息加工的不对称性，眼睛偏好向左运动的人的右半球加工占优势；相反，偏好向右运动的人的左半球加工占优势。而对位置的记忆不受这种半球加工优势影响[15]。但眼睛在进行跳动的时候，大脑会将以前记忆阶段的眼睛运动情况也考虑进去，作为参考，以形成新的眼跳计划，这就是所谓的预览效应(preview effect)。它说明信息会在跨眼跳记忆(transsaccadic memory)中保存，并与下一个注视所获得的信息进行整合[16]。在眼睛向曾经记忆过的目标跳转之后，接着还会有一个多余的跳动。这个多余的跳动是在没有反馈的情况下使视线更加接近目标。因此，额外的网膜信号在眼睛向记忆过的目标移动的过程中的作用是很小的[17]。Sheth等发现，在视觉记忆中，同样会产生错误，这些错误不取决于是否有眼动存在，甚至与计划也无关[18]，这说明，这种效应是知觉性的，而不是感觉运动水平上的。进一步研究表明，目标呈现与对其位置判断之间的时间间隔是产生上述现象的重要原因，两者之间的时间间隔显著增强了空间压缩量的大小，进而产生这种效应。因此，视觉记忆中的位置错误随时间不同而成单调的系统变化。这取决于观察者在目标呈现时或之后很短时间内对固定位置的持续的注视。Krappmann发现，眼睛跳向记住的目标通常并不很准确，经常跳不到目标所在的位置[19]。产生这种现象的原因在于：(1)与记忆有关的过程，(2)在视网膜上将目标的像转换成与记忆有关的空间表征的过程中，空间分辨率比较低。记忆引导的眼跳误差产生于感觉运动不能精确地协调转换。Kori等发现，不能简单地将记忆引导的眼跳错误归结为记忆阶段眼睛在水平方向上注视所产生的错误，而是记忆阶段的眼动控制预测机制功能丧失所致[20]。例如，阅读障碍者眼睛跳动潜伏期比正常阅读者长，缓慢跳动次数比正常阅读者多，回扫次数也更多。因此，阅读过程和眼睛跳动系统都是由视觉‐空间注意和眼睛的注视系统控制，而阅读障碍患者的视觉-空间注意和眼睛的注视系统可能受到了损伤或发展缓慢[21]。
[ 下 页 ], 百拇医药(丁锦红 张 钦 郭春彦)