认知与教学/工作记忆与学习障碍

根据世界卫生组织 (WHO) 的估计，每 160 个孩子中就会有一个被诊断出患有自闭症谱系障碍 (ASD)，目前有 3900 万人被诊断出患有注意力缺陷多动障碍 (ADHD) 。工作记忆是一个系统，用于参与我们记忆的编码、解码和维持过程（图 1）（特别是短期记忆），同时保持活动和可访问性 。研究表明，自闭症和 ADHD 等发展障碍会影响工作记忆。本章在 Baddely 的工作记忆模型框架内，试图了解这些普遍障碍的内部机制。

工作记忆

图 1. 这是大脑在工作记忆任务期间的 fMRI 扫描。

许多类型的发展障碍至少部分可以追溯到记忆问题。工作记忆子系统的问题似乎是自闭症患者在大量信息中感到困惑的原因，工作记忆缺陷也与注意力缺陷多动障碍有关。许多其他发展障碍，如威廉姆斯综合征、唐氏综合征和阅读障碍，也可能与记忆功能不正常有关 。 下面我们将重点关注自闭症谱系障碍 (ASD) 和注意力缺陷多动障碍 (ADHD)，因为记忆在这两种障碍中的作用已被详细研究，使我们能够利用它们来阐明记忆在实践中的运作方式。

信息加工理论

传统的记忆概念认为记忆是一个简单的容器，它存储感官输入到大脑中以供以后使用。随着电子数据处理系统的出现，从中借鉴的隐喻已成为概念化记忆最流行的方式。这些隐喻是强大而富有启发性的，但它们也可能具有误导性，因为大脑在许多方面与计算机不同 。

使用数据处理隐喻的主要原因之一是记忆是一种功能，无法轻易将其与大脑的特定部位联系起来。思维被视为信息处理，信息处理的关键组成部分是存储和检索。要长期存储的信息必须进行编码，即处理使其适合存储。这种编码的效率可以通过情绪唤醒来提高 。记忆的编码和解码概念表明，记忆并非仅仅是原始信息，而是在回忆时由大脑构建的，这种构建可能会受到回忆环境的影响。

再次反映电子计算机的隐喻，信息处理理论将记忆视为几个子系统的交互，每个子系统专门负责一项特定任务，这些子系统根据需要将信息传递给彼此。一些过程需要有意识的关注，这意味着这些系统具有有限的能力 。有限的记忆量会影响学习，从而导致学习障碍。抓住记忆的障碍与自闭症和 ADHD 有关。

模态模型与障碍

模态模型（图 2），也称为多存储模型或 Atkinson-Shiffrin 模型（来自最早提出该模型的研究人员，时间是 1968 年），是所有信息处理理论的假设。它假设不同的心理子系统，每个子系统都有不同的功能，它们相互支持并传递信息。记忆的基本模态结构得到了大脑损伤案例的支持，这些案例对记忆的不同部分的影响不尽相同 。 大多数模态模型版本被分为三个主要部分：感觉记忆或感觉登记、短期记忆和长期记忆 。 正如下面所述，“短期记忆”的概念现已过时。记忆的非对等部分挑战了学生同时学习的能力，以及掌握知识的能力。

三部分工作记忆模型

图 3. 三部分工作记忆模型。

很明显，必须有一些东西在执行分配给短期记忆的过程。然而，研究人员逐渐对该概念无法提供这些过程如何发生的模型感到沮丧 。 因此，从 1970 年代开始，“短期记忆”模型得到了支持或被一个名为“工作记忆”的功能所取代。“工作记忆”保存着相关人员目前正在处理的信息和图像 。图 3 展示了三部分工作记忆模型。

该模型有很多变体，反映了研究人员对它如何运作的准确方式存在的不确定性。然而，人们普遍认为，工作记忆与长期记忆密切相关，因为过去的知识对现在的概念有非常强大的影响。人们还一致认为，与被认为被动地存储平均七个“槽位”中的信息并将信息不变地传输的短期记忆概念不同，工作记忆是积极的，而不是被动的，这使得它成为构建意义的核心 。

Baddeley 提出了工作记忆最具影响力的方案 。 它将工作记忆分为三个部分：执行控制系统、发音回路和视觉空间工作台 。 这种多成分方案得到了许多实验证据的支持，例如 KF 案例研究，其中事故严重损害了言语处理，而视觉处理几乎保持完整。这强烈暗示言语和视觉处理是由两个不同的系统控制的 。 它也得到了观察结果的支持，即视觉和语音任务可以同时执行，并且几乎没有损害，这表明它们不依赖于相同的心理资源 。

中央执行系统

中央执行系统或执行控制系统被比作一个导演，指挥着两个下属——语音循环和视觉空间工作台的活动。它监督着工作记忆的功能，选择信息和策略，并决定工作记忆将集中于什么。它协调着不同任务的表现，在检索策略之间做出决定，在不同输入之间转换焦点，并与长期记忆交互以检索和处理信息。

尽管中央执行系统至关重要，但我们对其详细工作机制知之甚少。它被批评为“仅仅是一个小人物”，一个像人一样的“老板”，协调着系统的所有其他功能。它是否作为一个单一的协调系统或一组独立的子系统执行其各种功能尚不清楚。

语音循环

语音循环处理口头和书面信息。它是一个被动性的短期存储系统，用于存储通过阅读或听觉接收的信息。信息存储在发音编码中，这意味着书面数据必须在被保留之前被转换。听觉数据直接进入存储。

语音循环分为两部分。第一部分是语音存储或“内耳”，控制着语音感知，它可以保留听觉信息（口语）几秒钟。第二部分是发音控制过程，或“内在声音”，负责产生语音，并可以复述和存储来自语音存储的输入。

视觉空间工作台

视觉空间工作台或“内眼”处理视觉信息和空间概念。它是一个被动性的短期存储系统，用于存储通过眼睛接收到的视觉和空间信息。它负责定位一个人在空间中的位置，以便他/她可以在其他物体之间移动而不会不断碰撞。信息以图像的形式存储，这些图像必须被解释才能检索特定的细节。它还创建和操作心理图像，并将长期记忆中的材料重新转化为关于空间排列的可用信息。

视觉空间工作台似乎即使在从未享受过视觉力量的人身上也能发挥作用，因为这些人对空间分布有清晰的概念。这表明空间分布的概念独立于视觉输入。因此有人建议将视觉空间工作台分成两个独立的功能，一个处理纯粹的视觉数据，另一个处理空间概念。

发展障碍

自闭症谱系障碍（ASD）

自闭症谱系障碍 (ASD) 和自闭症都是一组复杂的脑发育障碍的总称，被归类为智力和发育障碍。这些障碍的特征是不同程度的社会交往、语言和非语言交流、重复行为以及运动协调和注意力方面的困难。由于症状的重叠和变异性，DSM IV 提出了自闭症谱系障碍的概念，而不是单独的障碍。

图 4. 患病率和发病率 (美国)

虽然 ASD 在男孩中比女孩中更常见，但早期检测仍然至关重要，因为积极的干预措施已证明在语言和社交技能等方面有显著改善。通常这种早期检测是由于统计学意义上的认知能力下降造成的，这些下降常被称为缺陷。一些早期的缺陷迹象包括：交流（社会性）、行为（语言和非语言）和兴趣。虽然每个模式都是独特的，但最常见的症状是语言能力下降。DSM IV 提出了三种主要的 ASD 类型：

• 阿斯伯格综合征 (AS)
• 广泛性发展障碍，未加说明 (PDD-NOS)
• 自闭症障碍 (AD)

DSM V 虽然对 ASD 描述进行了修改，但评估这些变化时应考虑进一步的研究。下面列出了一些常见的自闭症障碍。

阿斯伯格综合征 (AS)

阿斯伯格综合征 (AS) 是自闭症最轻微的形式，它涉及对特定主题的重复兴趣和讨论。患有 AS 的儿童在社交技能方面往往表现出很大的缺陷，并且不协调；然而，也有报道称他们的智力高于平均水平。如果高功能阿斯伯格综合征 (HFAS) 得不到支持，可能会导致他们在日后生活中出现抑郁和焦虑。

广泛性发展障碍，未加说明 (PDD-NOS)

由于描述的概括性，涵盖了大多数儿童，被认为比 AS 更严重（但不如 ASD 严重）。PDD-NOS 的症状包括（但不限于）语言技能受损、社会交往和发病年龄较晚。PDD-NOS 与 AS 和自闭症障碍 (AD) 的区别在于，PDD-NOS 的重复行为较少，并且症状的变异性对诊断提出了挑战。

自闭症障碍

符合自闭症诊断标准的更严格要求的儿童患有自闭症障碍。他们有更严重的缺陷，涉及社交和语言功能，以及重复行为。他们也经常伴有智力障碍和癫痫。常见的症状虽然与 AS 和 PDD-NOS 相似，但也包括无法识别名字和使用一两个词短语。

虽然 ASD 包括许多亚型，并且由于变异性，数量往往被低估，但图 4 给出了美国 (1993-2003) 患病率和发病率的概述。这表明 ASD 持续存在，并且呈指数级增长（与其他残疾相比）。虽然 ASD 是最常见的学习障碍，但第二常见的学习障碍是注意力缺陷多动障碍。

注意力缺陷多动障碍 (ADHD)

根据精神障碍诊断与统计手册第五版DSM V，它描述了 ADHD 的诊断特征。患有 ADHD 的人会表现出持续的注意力不集中和/或多动-冲动现象，影响发育和/或正常功能。 (参考表 1)

注意力不集中：对于 16 岁以下的儿童，至少存在 6 种症状；对于 17 岁以上的青少年，至少存在 5 种症状；这些注意力不集中的症状至少持续 6 个月，并且不符合其发育水平：	多动和冲动：对于 16 岁以下的儿童，至少存在 6 种症状；对于 17 岁以上的青少年，至少存在 5 种症状；这些多动-冲动的症状至少持续 6 个月，并且其程度足以干扰其发育水平：
•           经常不能注意细节，或者在学校作业、工作或其他活动中犯粗心大意的错误。 •           经常难以集中注意力在任务或玩耍活动上。 •           经常看起来不听别人直接跟他说的话。 •           经常不能按指示办事，不能完成学校作业、家务或工作中的职责。 •           经常难以组织任务和活动。 •           经常逃避、不喜欢或不愿做需要长时间集中精力的任务。 •           经常丢失做任务和活动需要的物品。 •           经常容易分心。 •           日常活动中经常健忘。[17]	•           经常搓手、敲击手脚或在座位上扭动。 •           经常在需要坐着的场合离开座位。 •           经常在不合适的情况下跑来跑去或爬上爬下（青少年或成年人可能仅限于感到不安）。 •           经常无法安静地玩耍或参与休闲活动。 •           经常“行动自如”，仿佛“被马达驱动”。 •           经常话太多。 •           经常在问题说完之前就抢着回答。 •           经常难以轮流等待。 •           经常打断或打扰他人[17]

此外，还必须满足以下条件

•           在 12 岁之前出现过多种注意力不集中或多动-冲动症状。

•           多种症状出现在两个或多个环境中（例如在家、学校或工作中；与朋友或亲戚在一起；在其他活动中）。

•           有明确证据表明症状干扰或降低社会、学校或工作功能的质量。

•           症状不能用其他精神疾病（如情绪障碍、焦虑症、分离症或人格障碍）来解释。症状并非仅在精神分裂症或其他精神病的病程中出现。^[17]

多动症亚型

多动症根据不同的分类有三种亚型。

•           多动-冲动型：为了满足这种亚型，在过去六周内，该人已经满足了多动-冲动症状的所有要求，但没有满足注意力不集中的症状。

•           注意力不集中型：在这种亚型中，该人已经满足了注意力不集中症状的所有要求，但没有满足多动-冲动症状。

•           混合型：在这种亚型中，该人同时满足了多动-冲动症状和注意力不集中症状的要求。这是多动症中最常见的类型。^[18]

了解了多动症和自闭症的定义（包括症状）之后，重要的是要考虑它们与工作记忆的关系。

自闭症谱系障碍和工作记忆

大约 7% 的儿童患有自闭症谱系障碍 (ASD) 和多动症等阅读障碍。^[19] 工作记忆是发展过程中的一个基本功能，已知会影响神经认知领域，并出现损伤。^[20][19] 关于自闭症和工作记忆的普遍看法表明，自闭症患者存在语音循环处理缺陷、视觉空间挑战以及无法调节执行功能。^[20][21] 关于自闭症受试者的异质性以及工作记忆功能的各个组成部分之间的争议至今仍在继续。例如，一个自闭症儿童可能表现出对特定物体（例如拉链）的关注，而另一个自闭症儿童可能对相同的物体（拉链）没有反应。第二个孩子可能对自行车感兴趣。这表明语音循环存在损伤。虽然自闭症和工作记忆很复杂，但目前的研究仍在继续关注识别特定损伤及其与工作记忆不同组成部分之间的关系，以便在教学环境中寻找解决方案。

自闭症和中央执行系统

中央执行系统是“工作记忆中最重要的组成部分”，因为它负责监控和协调从属系统（语音循环、视觉空间草图板）的运作，并与长期记忆相关。^[13]

自闭症患者在社会交往、言语、非言语交流以及限制性行为方面的损伤在儿童早期出现，并持续到成年后。希尔和弗里斯（2004 年）（崔等人引用）认为，这是执行功能障碍的结果。^[22] 有冲突的研究表明，自闭症与中央功能之间存在争议，因为工作记忆也可能受到年龄、智商、测量任务等因素的影响。^[22] 这在研究文献中通常没有考虑。然而，由于希尔和弗里斯能够使用一系列工作记忆任务，这些任务旨在将阿斯伯格综合症隔离到学龄前儿童中（从而消除了这些变量），能够解决这些问题，因此可以得出结论，中央执行系统存在部分缺陷。

自闭症和语音循环

语音循环被认为负责操纵基于语音的信息。^[23] 研究自闭症及其与语音循环之间的关系可能极其困难，因为如前所述，自闭症受试者的异质性。每个自闭症个体在使用口语和书面语方面的差异是独一无二的；然而，在考虑工作记忆和语音循环时，非自闭症个体在学习方面表现出相似性。尽管存在这种可变性，语言障碍包括交流减少、语音学、语义学和句法。^[24] 菲施巴赫等人（2013 年）^[19] 得出结论，由于自闭症患者常见的左半球大脑缺陷，这可能会影响语言处理能力。他们补充说，由于这些缺陷，右半球的代偿效应会导致视觉空间处理方面的优势（如下所述）。 虽然这种代偿对于记忆适应大脑中断很重要，但挑战在于左半球没有提高功能。重要的是要注意，正如大多数关于自闭症的研究表明的那样，由于早期发展中的变化，语音存储在研究语音的语音短期记忆 (PSTM) 中的青少年反应时间中受到很大影响。 与典型发展 (TD) 受试者相比，自闭症患者在语音循环处理过程中的认知负荷水平与反应时间和准确性显着相关。 这表明语音的感知会影响对语音的获取。 当威廉姆斯等人（2014 年）^[25] 在研究视觉空间记忆时认为，言语存储与自闭症之间没有关联时，这种断言仍然存在争议。^[25]

自闭症和视觉空间草图板

在工作记忆中，视觉空间草图板被认为负责操纵视觉图像。 前瞻记忆 (PM) 在日常生活中非常普遍，从相对简单的任务到极端的生死攸关的情况。 例如，记住下班后去杂货店买牛奶，或者记住在爬建筑物时系上安全带。 PM 记住执行任务的能力（威廉姆斯等人，2014 年）^[25] 得出结论，在考虑基于时间的任务时，自闭症患者由于表现出“能力下降，难以处理视觉存储”，这是工作记忆和视觉空间草图板的重要组成部分（Sachse 等人，2013 年）^[26]，在考虑高功能自闭症 (HFASD)（例如阿斯伯格综合症）时，虽然他们没有发现言语记忆障碍，但得出结论，由于视觉运动信息受损，空间工作记忆 (SWM) “由于皮质网络的差异而受损，导致工作记忆错误数量增加”。^[26] 将工作记忆的所有方面（中央执行系统、语音循环和视觉空间草图板）结合起来，由于自闭症的可变性，研究人员考察了针对特定年龄人群（学龄前儿童）的工作记忆成分的各种特定任务。 由于智商匹配，HFASD 在视觉空间草图板方面存在明显劣势，这与中央执行系统存在的部分缺陷有关。^[22]

与自闭症和工作记忆的影响不同，多动症对工作记忆的病因学有很大不同。

注意力缺陷多动障碍和工作记忆

图 5. 上面的脑部扫描显示了患有和未患有（左）多动症的成年人的大脑差异。

患有多动症的人通常在工作记忆方面存在一些困难，当我们关注多动症儿童的大脑结构时，我们可以看到他们的脑结构通常与未患有多动症的儿童不同，几个大脑区域和结构，如前额叶皮层、纹状体、基底神经节和小脑往往比没有多动症的人更小。 多动症儿童的整体脑容量一般比没有多动症的儿童小 5%（图 5）。这些大脑区域与我们的工作记忆运作方式密切相关，尤其是前额叶皮层，因此，由于脑容量较小，多动症儿童的工作记忆表现较差。

多动症和中央执行系统

中央执行系统在两种亚型中似乎都受到同样程度的损害。一项研究使用棋盘任务来测试受试者是否能够维持和重新组织视觉空间信息，因此在这项研究中测试了中央执行系统。结果表明，多动症儿童的分数低于正常学生，然而，当多动症儿童获得高水平的强化时，他们的分数有所提高，但对照组则没有。

在另一项研究中，研究人员使用数字倒序任务来测试他们的存储和操作信息的能力，并使用双任务来测试他们协调两个独立任务的能力。结果表明，多动症儿童在数字倒序任务中重复的数字少于对照组，并且在双任务中得分较低，这些任务表明中央执行功能对于多动症儿童目标设定技能的差异至关重要。

多动症和语音环

多动症儿童在语音环测试中的表现与正常儿童相似，他们在数字顺序和单词回忆任务中的得分相似。这些任务测试受试者是否能够按正确顺序重复数字。这一结果与先前多项研究的结果一致，这些研究表明语音环的缺陷并非多动症儿童的特征。

一项关于多动症儿童和特定语言障碍的研究也表明，多动症儿童在语音环方面的影响较小。患有特定语言障碍的多动症-C 儿童的得分明显低于没有特定语言障碍的儿童和正常儿童。这支持了语音环并非多动症儿童特征的假设。

多动症和视觉空间草图板

患有多动症-I 和多动症-C 的儿童存在动机缺陷，根据棋盘任务，他们对视觉空间工作记忆表现有破坏性影响，他们的得分低于对照组。在视觉空间测试中，它衡量的是记忆填充矩阵数字的能力，结果表明，多动症儿童的表现比对照组差。然而，高强度的强化可以改善两个多动症组的工作记忆表现，但对照组则没有。

不同亚型多动症之间存在一些细微的差异。在霍普金斯言语发育测试修订版（HVLT-R）、挪威官方研究版本和简短视觉空间记忆测试修订版（BVMT-R）的任务中，这些任务衡量的是听觉或言语以及视觉空间能力的表现。结果表明，与多动症-C 儿童相比，多动症-I 儿童在发育和延迟记忆方面存在更多障碍。

多动症和自闭症谱系障碍的發展影響

有一些行为策略和治疗方法可以帮助多动症患者改善他们的行为。例如，有效且良好的课堂管理可以改变多动症学生的行为，更加结构化的课堂、给予学生更多关注以及限制干扰因素可以帮助改变多动症的行为，这些调整可能没有有效的评估，但通常包含在治疗计划中。一些行为疗法可以通过一些培训项目实施给教师和家长，如家长管理培训，这些项目通常涉及操作性条件反射，积极强化（对实现目标和理想行为给予持续奖励）和积极惩罚（在出现不良行为后提供负面后果）。教师学习课堂管理作为改变行为的一种技术，代币经济（学生在表现出期望的行为时获得奖励，并在表现出不良行为时失去奖励）、日常反馈和结构化的课堂活动。

然而，2013 年的一项研究表明，工作记忆训练，如认知训练，只能提供短期改善，而且没有太多证据表明这些改善是永久性的。同样在 2014 年，研究人员分析了目前关于认知训练治疗多动症症状准确性的证据并不完整。

术语表

听觉数据 – 与 耳朵相关的或通过 耳朵感知的数据。

智力障碍- 一种以智力功能和适应行为显著受限为特征的残疾，涵盖了许多日常社交和实用技能。这种残疾起源于 18 岁之前。

发展性残疾- 由于精神或身体障碍引起的一组不同的 慢性 疾病。

语言技能受损- 一种 语言 障碍，延迟了没有听力障碍或其他发育迟缓的儿童掌握 语言技能 的速度。

变异性- 一组数据的离散程度或紧密程度。

损伤- 在健康方面，任何生理、心理或解剖结构或功能的丧失或异常，无论是永久性的还是暂时的。

智力迟钝- 在 18 岁之前诊断的疾病，通常在婴儿期或出生前诊断，包括低于平均水平的总体智力功能，以及缺乏日常生活所需的技能。如果发病时间是在 18 岁或之后，则称为痴呆，它可以与智力迟钝诊断共存。

精神病性障碍- 导致思维和感知异常的严重精神疾病。

执行功能障碍- 对 执行 功能的效率的破坏，执行功能是一组调节、控制和管理其他认知过程的认知过程。

认知负荷- 工作记忆中正在使用的全部心理努力。

诊断与统计手册 (DSM)- 美国精神卫生专业人员使用的精神疾病标准分类。它旨在被不同理论取向的临床医生在所有临床环境中使用。

异质性- 一个表示多样性的词。

前额叶皮层- 覆盖额叶前部的脑皮层。

纹状体- 也称为新纹状体或纹状核，是大脑前部的一个皮质下部分，是奖励系统的重要组成部分。

基底神经节- 一组与丘脑相连的结构，位于大脑底部，参与运动协调。

小脑- 脊椎动物头骨后部的脑部。其功能是协调和调节肌肉活动。

额叶皮层- 大脑半球额叶的皮层。

动机缺陷- 动机被定义为期望和价值的产物。

统计显著- 结果或关系并非由随机机会造成的可能性。

执行功能- 一组帮助你完成任务的心理技能。这些技能由大脑中称为额叶的区域控制。

皮质的- 由皮质组成，即大脑的外部层。

建议读物

Bruning, R. H., Schraw, G. J., & Norby, M. M. (2011). 认知心理学与教学（第五版）。波士顿，马萨诸塞州：皮尔逊。

Burt, B., & Gennaro, P. (2010). 包容性课堂的行为解决方案：一本方便的参考指南，解释与自闭症、阿斯伯格综合征、多动症、感觉处理和其他特殊需求相关的行为。加拿大：多纳休集团。

Eysenck, M. W., & Keane, M. T. (2001). 认知心理学（第四版）。纽约：心理学出版社。