学龄前儿童社会工作记忆发展及其与心理理论的关系

文献：He, J., Guo, D., Zhai, S., Shen, M., & Gao, Z. (2018). Development of social working memory in preschoolers and its relation to Theory of Mind. Child Development, 90(4), 1319–1332. https://doi.org/10.1111/cdev.13025 论文原文

在日常生活中，以在线方式维护和操纵有限的社会信息(如，人们的身份，精神状态，特征和人际关系)的能力，被称为“社会性工作记忆”(WM)，对于驾驭我们的社会环境至关重要。前人研究发现，与社会性工作记忆相关的行为表现和神经激活与关键的社会能力有关，包括移情能力(Gao，Ye，Shenin，&Perry，2016；Xin&Lee，2015)和观点采择(Meyer et al，2012,2015)，而典型工作记忆则没有。到目前为止，研究者已经探索了社会性工作记忆的容量、储存方式、功能以及神经基质，但还没有研究探索社会性工作记忆的发展。探索社会性工作记忆的发展不仅会增加我们对社会认知系统功能发展的全面理解，并可阐明儿童通过治疗社会功能障碍(如自闭症)而表现出社会认知改善的机制。

本研究为探索社会性WM的发展，重点关注3岁、4岁、5岁和6岁儿童，因为幼儿期被认为是社会认知和WM发展的关键时期。要了解社会性WM发展轨迹的必须选择具有代表性的社会刺激，这样才使用相同的参数对四个年龄组进行测试。研究人员主要采用三类刺激来探索成人的社会WM:人名(连同特征词)、情绪化的人脸和生物运动(BM)。

本文中，作者认为BM–动画实体的运动–提供了令人信服的社会信息，适合于探索社会性WM的发展。BM是我们日常生活中最显著和最具生物学意义的事件之一，处理人类BM对于成功的社交互动，包括亲社会行为和非语言交流具有巨大的价值(Blake&Shiffrar，2007；Pavlova，2012)。BM知觉障碍与精神分裂症(如Kim，Norton，McBain，Ongur，&Chen，2013)的社会功能(如心理理论)相关，而患有自闭症谱系障碍的儿童在社会认知方面存在严重障碍，也往往在BM加工方面存在严重缺陷(Annaz et al. 2010)。因此，可以说BM加工是社会认知过程最基本的方面之一(Troje&Westhoff，2006)，甚至被认为是社会认知的一个标志(Pavlova，2012)。

与BM处理的重要性相适应，我们的视觉系统已经进化出了强大的BM处理能力。这点通过点光显示(PLD)技术得到证明。PLD是使用一组简单的光点在移动的人体的关节处描绘人体的BM (Johansson, 1973)。虽然十分简陋但一旦运动起来，PLD很快就被认为是有意义的运动，并可以提取大量的社会信息，如身份、性别、情感、特征和意图(见Puce & Perrett, 2003;Troje, 2013)，而当BM被颠倒时，对BM的社会认知会严重受损(Blake & Shiffrar, 2007)。研究人员已经进行了大量的研究，以揭示使用PLD作为感兴趣的刺激的BM感知的发展。因此，让3到6岁的儿童记住一组BM刺激将使我们能够了解学龄前儿童社会性工作记忆的发展，而不受使用名字或人脸的限制。最近的WM研究进一步支持了使用BM的PLD作为研究学龄前儿童社会WM的代表性刺激的可行性：Gao及其同事使用PLD发现，18至25岁的人可以在WM中保留3-4个人类BM刺激(Gao et al.， 2015;Shen et al.， 2014)，这与WM能力的典型估计一致(Cowan, 2001)。因此，BM刺激将使我们能够在没有地板效应风险的情况下探索社会WM。

工作记忆被认为是发展更高水平的认知能力(如语言理解、阅读、智力、视觉搜索；参见Cowan，2014,2016)的一个基本过程，本研究通过关注ToM(Schaafsma，Pfaff，Sput，&Adolphs，2015)，进一步考察了社交工作记忆能力是否与学龄前儿童更高水平的社会认知能力的发展类似。广泛的研究表明，心理理论可以预测儿童在亲社会行为、人际交往和同伴之间的受欢迎程度等领域的社交能力(例如，Astington&Jenkins，1995；Slut，Imuta，Peterson，&Henry，2015)。但以往的工作记忆研究很少探讨社会性工作记忆与核心社会能力之间的关系(例如，移情、换位思考等)，没有人探讨社会性工作记忆与心理理论之间的关系。因此，本研究通过要求3-5岁儿童在完成社交工作记忆(即BM)任务后完成Wellman，Fang，Liu，朱和Liu(2006)以及Wellman和Liu(2004)发展的五个TOM任务来填补这一空白。为了理解社会性工作记忆在社会认知能力成熟中的独特作用，研究要求参与者记住BM或生物信息较差的动作(即倒置BM)。本研究预测只有社会性WM容量(即BM容量)才能预测ToM。

共有64名3至6岁的汉族儿童参加了这项研究，他们来自杭州幼儿园。每个年龄组各16名儿童。所有参与者都报告视力正常或矫正到正常，没有神经损伤、精神障碍、头部创伤或心理药物的病史。

BM的PLD是从Vanrie和Veraillie(2004)创建的数据库中挑选出来的，包括自行车、跳跃、绘画、铲子、散步、挥手和砍砍(见图1)。

图1

每个刺激包含12个点，每个PLD动画都包含30个不同的帧，每个帧连续显示两次；加在一起，就产生了1S动画(刷新率为60-HZ)。

实验中要求参与者记住1、2、3、4或5个BM，它们被呈现在不同的Block中。 每个记忆负荷有12次试验，总共有60次试验。 为了帮助学龄前儿童参与记忆任务，要求被试以固定的递增方式完成实验块。具体地说，学龄前儿童被告知他们将玩一个游戏，每个记忆负荷都是一个游戏级别；只有通过目前的级别，他们才能晋级到下一个级别。3岁的孩子只需要记住1-3个BM，如果他们想的话，可以尝试更高的记忆量。其他三个年龄组必须完成所有五个记忆负荷条件。 当实验者向参与者解释这一过程时，不能使用“骑自行车”和“跳跃”这样的词来描述刺激，以确保参与者不会口头编码BM。 每次试验开始时，红色十字出现300毫秒，提示参与者即将进行记忆任务(见图2)。

图2

在150-350毫秒的空白间隔后，记忆阵列在屏幕上显示n秒(根据待记忆刺激的数量，例如3个刺激显示3秒)，以确保参与者有足够的编码时间。在1s的空白间隔后，呈现一个红色探针，直到给出响应。参与者要判断该动作是否出现在记忆集合中。实验人员指示参与者做出口头回答(是或否)，并将其记录在外部键盘上。这项任务强调准确性，参与者需要尽可能多的时间来做出判断。当回答正确时，屏幕中央会出现一张微笑的卡通面孔，持续300毫秒；而当回答错误时，屏幕中央会出现一张皱眉的卡通面孔。在50%的试验中，检测性BM是新的。参与者的回答记录下来后，实验者按下空格键开始下一个实验。 在正式实验之前，参与者完成了8个集合大小为1的练习实验和4个集合大小为2的实验。只有当参与者充分理解了任务后，实验才会进入下一阶段；否则，参与者必须重新进行练习实验。整个实验持续大约25分钟。

Pearson相关分析显示，年龄与K-max呈正相关(图3a)，r(64)=0.57，p<0.01，表明BM的WM容量随着年龄的增长而增加。

图3

为了证实这一发现，K-max的单因素方差分析(图3b)显示，年龄组的主效应显著。 事后分析(Bonferroni-corrected)显示，3岁儿童和4岁儿童的社会WM能力显著低于5岁儿童和6岁儿童。3岁和4岁的孩子之间没有显著差异，5岁和6岁的孩子也没有。 这些结果表明，3 ~ 4岁至5 ~ 6岁儿童的社会WM能力发展显著。

3 ~ 6岁儿童的社会WM能力显著增加，从3岁时的1.54个BM刺激增加到6岁时的3.08个。后者的数值接近于成年人(cf. Shen et al.， 2014)。特别是从4岁到5岁，这一比例迅速上升。作者推测，这种快速增长与社会认知的发展有关，社会认知在这一时期表现出类似的趋势。有研究证明，出生后的4到5年是ToM成熟的关键阶段(至少在错误信念任务中;例如，Wellman, 2014)。 在实验2中，通过检验学龄前儿童的社会WM能力是否与他们的ToM能力呈正相关来验证这一假设。

为了全面测量学龄前儿童的心理理论，在实验2中，研究者使用了Wellman等人(2006)编制的中文版TOM量表。该量表包含五个用于测量心理理论理解的核心任务(Wellman&Liu，2004；Wellman等人，2006)。由于一直有研究表明，从3岁到5岁，Tom有相当大的增长，研究者决定对这个年龄段的学龄前儿童进行测试，任务为让参与者记住BM或倒置BM。研究表明，倒置BM会显著削弱BM的社会知觉(Blake&Shiffrar，2007)。作者假设只有社会性WM能力(即BM)才能预测ToM。

为了尽量减少参与者的疲劳，每个参与者只记住一种类型的刺激，因此分为： BM组，3-5年龄段，各年龄组招募24名儿童。 BM倒置组，3-5年龄段，各年龄组招募24名儿童。 他们不参与实验1，其他方面与实验1相同

除了实验1中使用的BM刺激外，还颠倒了实验1中使用的BM刺激，并要求被试在控制条件下记住它们。刺激的其他方面及其呈现方式与实验1相同。 TOM理解任务： 我们采用了Wellman等人(2006)开发的普通话版ToM量表。该量表包括五个子任务，用于评估儿童对以下五个方面的心理理解能力：两个人（儿童和另一个人）可能有不同的愿望（多元任务）、信念（多元信念任务）或对同一事物的知识（知识获取任务）；另一个人可能持有错误的信念（内容错误信念任务）；一个人可以感受到一件事情，但却展现出不同的情绪反应（真实-表观情绪任务）。 为了使这些子任务更适合本研究样本，对材料进行了轻微修改：在多元化愿望任务中使用苹果和梨代替冰淇淋和鸡蛋，在多元化信念任务中使用书包和抽屉代替床和橱柜，在内容错误信念任务中使用饼干盒代替薯片。在我们的研究中，实验者首先通过玩具和图片向参与者讲述了五个故事。一位有着中国面孔和黑发的卡通人物，名叫“菲菲”，是任务的主角。实验者向学龄前儿童提出问题，并将答案写在纸上。在完成所有TOM子任务后，学龄前儿童会收到一张贴纸作为奖励。 任务顺序是固定的，遵循Wellman等人(2006)的程序：不同的愿望、不同的信念、知识获取、内容错误信念和真实-明显的情绪。每完成一项子任务，学龄前儿童就会得到一分。孩子们对这项任务的回答没有收到任何反馈。TOM总分在0到5之间。

参与者最初被随机分配到BM组或倒置BM组。每组儿童在相应的刺激下完成工作记忆任务，然后在完成工作记忆任务的1周内完成TOM理解任务，以减少学龄前儿童的疲劳。其他方面与实验1相同。

BM和倒置BM的WM能力的发展： 皮尔逊相关分析显示，BM(图4a)和倒置BM(图4b)的WM容量均随年龄增长而增加。年龄组和刺激类型对K-max的双因素方差分析(见图4c)显示年龄组主效应显著。

图4

事后分析(Bonferronicorted)进一步表明，3岁和4岁儿童的工作记忆能力显著低于5岁儿童。此外，3岁儿童的工作记忆能力显著低于4岁儿童(p=.001)。刺激类型的主效应不显著。进一步的独立t检验表明，5岁儿童的BM容量高于倒置BM容量，而在3岁和4岁的儿童中，这种差异消失了。

为了进一步考察4-5岁儿童的BM能力相对于倒置BM是否有快速发展，以年龄组(4岁和5岁)和刺激类型(BM和倒置BM)作为被试之间的因素，对K-max进行了双因素方差分析。方差分析显示年龄组主效应显著，刺激类型主效应不显著。 年龄组9的刺激类型交互作用显著，提示4~5岁儿童BM的工作记忆能力的发展确实快于反向BM能力的发展。为了证实这一发现，研究者通过构建K-max(因变量)与参与者年龄之间的线性回归，计算了4-5岁儿童WM发展的斜率。结果发现，BM和倒置BM容量的斜率分别为0.57(p<0.01)和0.19(p=0.19)。

TOM的发展： 将两种刺激条件下的TOM得分合并在一起，发现年龄与TOM得分呈显著正相关，r(144)=0.63，p<0.01。与这一发现一致的是，年龄组和刺激类型对TOM评分的双因素方差分析(见图4d)显示了年龄组的显著主效应。事后分析(Bonferroni-校正)显示，TOM得分随着年龄的增加而增加，这重复了以前的发现 (Duh et al., 2016; Wellman et al., 2006)。刺激类型的主效应，年龄组9的刺激类型交互作用均未达到显著水平。

WM能力与ToM能力的相关性研究： Pearson相关分析(见图5)显示BM的K-max与Tom评分呈显著正相关，r(72)=0.61，p<0.01，但对于倒置的BM并非如此，r(72)=0.21，p>0.05。

图5

研究者进一步检验了K-max与TOM评分在各年龄组之间的相关性：在BM组中发现，4岁儿童之间存在显著正相关，r(24)=0.61，p=0.002；但由于BM能力范围有限，3岁儿童和5岁儿童之间没有显著的相关性，r(24)=0.27，p=.21，或者由于ToM能力的天花板效应，r(24)=0.14，p=.52。在倒置BM组中，各年龄组之间均无显著相关性。

实验2显示了两个主要发现：首先，重复了实验1的发现，即4 - 5岁的婴儿有快速发展的WM能力，并扩展了这些结果，发现BM和倒置BM之间存在相似的发展模式(随着年龄的增长，WM能力增加)，但BM和倒置BM的WM能力发展更快。其次，正如预测的那样，只观察到ToM与BM的WM容量呈正相关，但这种相关性在倒置BM中消失。 此外，与4 ~ 5岁儿童社会WM能力的快速发展相对应，本研究发现4岁儿童BM的WM能力与ToM得分之间存在显著相关。这进一步表明4-5岁是社交WM发展的关键阶段。同时，在解释4岁儿童之间的独特相关性时应谨慎：3岁和5岁儿童的BM不显著相关性可能是由于使用的特定的ToM量表，需要使用其他TOM量表(如基于脸部的TOM)获得更多的经验证据来验证这一发现。