工作记忆、抑制和加工速度在儿童文本理解中的作用

原文作者 Erika Borella，意大利帕多瓦大学普通心理学系；Anik de Ribaupierre，日内瓦大学心理与教育科学学院，瑞士日内瓦

摘要：本研究的目的是探讨10-12岁儿童阅读理解表现的年龄相关差异，分析工作记忆(WM)、抑制相关机制和信息处理速度的共同影响。孩子们将会进行以下任务：1.阅读理解任务。在该任务中，允许他们在回答或提取文本时看到文本（文本存在与文本缺失的情况）；2.测试工作记忆、抑制和处理信息速度的任务。结果显示，年龄相近的儿童在文本存在条件下差异不显著，而年龄较大的儿童比年龄较小的儿童在文本缺失条件下表现得更好。回归分析表明，在文本存在条件下，只有工作记忆占了显著的一部分差异，而在文本缺失条件下，阅读理解能力则受工作记忆和抗干扰能力的影响。这些发现证实了工作记忆在文本处理中的关键作用，并表明当阅读理解任务涉及记忆负荷时，儿童的文本处理能力涉及到特定的抑制机制。

关键词：阅读理解； 工作记忆； 抑制；信息处理速度；儿童

研究表明，当基本的解码信息技能已经充分自动化或被掌握，信息加工的能力（工作记忆、抑制和处理速度）与儿童阅读理解的表现相关(Cornoldi amp; Oakhill, 1996)。在本文中，我们主要研究了这些信息加工能力是如何与10-12岁儿童的阅读理解表现相关的。

在这些信息加工能力中，工作记忆(WM)——被定义为可用于存储信息的认知资源，同时处理进入的或最近访问的信息，用于其他认知任务(de Ribaupierre, 2000; Miyake amp; Shah, 1999)——在阅读理解中起着至关重要的作用。工作记忆使读者能够处理文本信息，并保持其能被提取，以建立一个对文本信息的连贯理解。事实上，理解能力较差的阅读者——尽管智商正常并拥有良好的解码能力，但阅读理解能力较差的人——已被发现在工作记忆任务中表现较差(见元分析Carretti, Borella, Cornoldi, amp; De Beni, 2009)。工作记忆和阅读理解之间的中度到强的关系也在不同发育年龄的儿童中被证实，(e.g. Swanson, 1996)，甚至影响整个生命周期。(e.g. Siegel, 1994)。这些结果表明，工作记忆在解释个人在与其年龄相符合的阅读理解任务中表现的差异起着核心作用。

在阅读理解领域，认知抑制也经常被认为有助于个体选择相关的项目，这些项目随后可以在工作记忆中——其记忆能力有限——被激活，从而使个体能够形成一个连贯的文本表示 (e.g. Gernsbacher, Varner, amp; Faust, 1990)。例如, Lorsbach, Katz, and Cupak (1998) (同样可见 Lorsbach amp; Reimer, 1997)以“花园路径”程序实验（插入文本信息以误导读者生成错误的想法），将9至12岁的孩子与年轻成年人相比，发现由于糟糕的阅读理解能力，孩子们更难防止不相关的信息占据工作记忆并删除它。据实验报道，低阅读理解能力者也会遇到该问题。更需注意的是，他们被证明更倾向于回忆无关的信息；也就是说，在工作记忆任务中，他们比高阅读理解能力者有更多的干扰——无法回忆起结尾的文字 (De Beni, Palladino, Pazzaglia amp; Cornoldi, 1998)。许多研究表明，缺乏或较差的阅读理解能力者的工作记忆和理解缺陷可能是由于已被激活、并被解释，但需要被抑制的信息所干扰(更多分析, 见 Carretti et al., 2009)。

大多数关注抑制和阅读理解之间的关系的研究都认为抑制是一个单一的结构，而不是与其他功能作为一个整体 (Nigg, 2000; de Ribaupierre, Borella amp; Delaloye, 2003; Friedman amp; Miyake, 2004)。他们因此使用单一的测量方法，或通过操纵阅读理解范式本身来研究抑制作用。Friedman and Miyake (2004)区分了三种与抑制相关的功能：1.“优势反应抑制”，它阻断已呈现的刺激自动激活并阻断其成为主导和优势认知反应；2.“抵抗干扰物干扰”，通过忽略同时呈现的无关项目从而关注相关项目；3.“抵抗主动干扰”，即限制不再相关项目的激活，从而抵抗记忆干扰的能力。这三个功能类似于之前被Hasher and Zacks (1988)的定义，分别是约束、访问和删除。

影响阅读理解能力的另一个因素是信息在个体记忆中被处理（阅读、编码和检索）的速度。信息处理速度已经被认为是涉及到一种能力，这种能力能保留来自文本的最先摄入的信息，这一先摄入的信息将用于理解后面所摄入的信息，这一能力存在于包括儿童 (Johnston amp; Anderson, 1998)，以及年轻人和老年人。(e.g. Borella, Ghisletta, amp; de Ribaupierre, 2011)在儿童中，儿童的信息处理速度在高阅读理解能力者和低阅读理解能力者之间存在显著差异(Swanson, 1996)。

虽然其中一种或几种处理资源对儿童文本理解的重要性得到了广泛赞同，但它们很少被用来共同解释与年龄相关的差异。在已有文献中，阅读理解能力是被测试者来测量的，不允许参与者在回答问题时参考文本(Cain amp; Oakhill, 2006)，尽管当文本被撤回时显然需要考虑记忆容量，但在回答问题时，文本仍然可用则就不需考虑。

因此，本研究的目的之一是研究工作记忆和抑制对阅读理解能力的联合影响。此外，我们还在其他地方探讨过(e.g. de Ribaupierre, 2000)。抑制和信息处理速度对工作记忆能力有影响。信息处理的速度越快，几乎可以是即使的进行抑制。另一方面，当抑制有效时，对于不相关信息的处理系统变得高效，工作记忆的大部分可以用于阐述和维护相关信息。因此，当阅读变得相对自动化时，即在10-12岁时，通过以下方式对小学四年级儿童的文本理解进行了检查：1.操纵记忆的作用，以及2.关注工作记忆、抑制功能和信息处理速度的综合影响。关于第一个目标，我们使用了两个实验条件：在文本呈现条件(TP)下，参与者可以在回答问题时参考文本；在没有文本的情况下(TA)，文本被撤回。因此，TA条件在检索阶段，也可能在编码阶段施加额外的记忆负荷(e.g. Borella et al., 2011)。这两种情况都被认为能衡量阅读理解能力 (Kintsch, 1998)，它们反映了学习领域的常见情况。它们在文献中很少被区分出来 (Cain amp; Oakhill, 2006)，然而——考虑到TA条件下的额外记忆负荷——它们很可能会产生不同的表现，特别是对于处理资源较少的个体，比如幼儿，或较小记忆容量的个体。

至于我们的推论目标，我们采用了多元设计，这些儿童被要求执行测量工作记忆和信息处理速度的任务，以及评估抑制功能的任务。我们使用了以下一组任务：1.和Hayling任务以进行有效的反应抑制(e.g. Borella, Delaloye, Lecerf, Renaud, amp; de Ribaupierre, 2009; de Ribaupierre et al., 2003); 2.用于测量对主动干扰的抵抗力的入侵错误(e.g., Carretti et al., 2009)；和3.一个负的启动范式，嵌入在Color Stroop任务(见 Borella et al., 2009; Hartley, 1993)来识别对干扰物干扰的抵抗力。

我们预计所有任务都有年龄相关的差异，因为年龄较大的孩子比年龄较小的孩子有更高的能力，因此应该表现得更好。就这两者而言在阅读理解任务下，我们预测在TA条件下，与年龄相关的差异应该更大，因为它可能会加重信息处理能力的负担；大的孩子比小的孩子有更多的可用能力，因此应该表现得更好。此外，年龄较小的儿童在工作记忆和处理信息速度任务上的表现不如年龄较大的儿童。(e.g. de Ribaupierre, 2000; Fry amp; Hale, 1996)。考虑到发育变化是逐渐发生的，11岁儿童的表现通常被认为介于10岁和12岁的儿童之间（可能差别不大）。我们还探讨了这三种抑制功能是否可以检测到年龄相关的差异，因为很少有研究调查典型发育中的儿童的这个问题(见de Ribaupierre et al., 2003, 2004)。

关于处理信息能力和阅读理解能力之间的关系，工作记忆是预期的能影响阅读理解能力的条件，与已有文献一致 (e.g. Kintsch, 1998; Seigneuric amp; Ehrlich, 2005)，因为它影响个人执行构建文本心理表征所涉及的许多过程的能力。我们还探讨了信息处理速度是否可以解释阅读理解的表现，以及哪些与抑制相关的功能，如果有的话，可以解释正常发育儿童的阅读理解。我们的假设是，工作记忆和抑制功能在TA条件下都有更重要的作用，因为它比TP条件下需要更多的认知资源。

1.方法

1.1参与者

样本分别包括20名10岁、20名11岁和20名12岁的4、5和6年级学生表1)。他们是根据年龄、学年（按年级计算的正常年龄）和性别来选择的。关于家庭的社会经济地位，根据日内瓦教育年鉴数据，33%的父母从事较高的管理职业，33%从事较低的管理职位，12%是雇主，20%是蓝领工人，2%是失业者。这是日内瓦一般人口的代表。

提出了一系列的测试来评估基于阅读速度的自动单词组件，以及一分钟测试(Khomsi,1998），以及在阅读非单词时（(Mousty et al., 1994)采用标准化的Orlec L4阅读理解任务(Lobrot, 1980)。在所有这些任务中，与现有的标准分数相比，每个年龄组都表现充分；这也确保了阅读技能的自动化，并排除了任何理解困难。

1.2材料

1.2.1工作记忆

因为工作记忆本质上是保留和处理所有相关的信息，并且是相对没有特殊领域的。(e.g. Engle, Kane, amp; Tuholski, 1999; de Ribaupierre, 2000)，已有学者提出了一个语言和一个视觉空间工作记忆任务。

1.2.1.1阅读容量任务Rspan

在这个任务中，改编自Daneman 和 Carpenter (1980; 见 de Ribaupierre amp; Bailleux, 1995; de Ribaupierre amp; Lecerf, 2006; Delaloye, Ludwig, Borella, Chicherio, amp; de Ribaupierre, 2008)，参与者被要求大声朗读一系列简单的句子（每个系列中的2到5句），并说出每个句子在语义上是否可信，在每个系列的结束时，他们必须回忆每个句

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LEAIND-00924; No of Pages 7

Learning and Individual Differences xxx (2014) xxx–xxx

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Learning and Individual Differences

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The role of working memory, inhibition, and processing speed in text comprehension in children☆

Erika Borella ^a,⁎, Anik de Ribaupierre ^b

a Department of General Psychology, University of Padova, Italy

b Faculty of Psychology and Educational Sciences, University of Geneva, Geneva, Switzerland

a r t i c l e i n f o

Article history:

Received 22 April 2013

Received in revised form 23 March 2014

Accepted 9 May 2014 Available online xxxx

Keywords:

Reading comprehension Working memory Inhibition

Processing speed Children

a b s t r a c t

The aim of the present study was to investigate age-related differences in text comprehension performance in 10- to 12-year-old children, analyzing the joint influence of working memory (WM), inhibition-related mechanisms, and processing speed. Children were administered: i) a text comprehension task in which the memory load was manipulated by allowing them to see the text while answering or withdrawing the text (text-present versus text-absent conditions); and ii) WM, inhibition and processing speed tasks. Results showed that age-related differences were not significant in the text-present condition, whereas older children performed better than younger ones in the text-absent condition. Regression analyses indicated that only WM accounted for a significant part of the variance in the text-present condition, whereas in the text-absent condition comprehen- sion performance was explained by the combined contribution of WM and resistance to distractor interference. These findings confirm the crucial role of WM capacity in text processing and indicate that specific inhibitory mechanisms are involved in childrens text processing when the comprehension task involves memory load.

copy; 2014 Elsevier Inc. All rights reserved.

It has been shown that processing resources (working memory, inhibition and processing speed) account for text comprehension performance in children (Cornoldi amp; Oakhill, 1996), once basic decoding skills have been sufficiently automated or acquired. In this article, we are concerned with how these processing resources are related to the text comprehension performance of 10- to 12-year-old children.

Among these processing resources, working memory (WM) – defined as the cognitive resources available for storing information while processing incoming or recently-accessed information for use in other cognitive tasks (de Ribaupierre, 2000; Miyake amp; Shah, 1999) – plays a crucial part in text comprehension. WM enables readers to pro- cess text information and keep it accessible in order to build a coherent representation of the texts meaning. In fact, poor comprehenders – individuals with a deficient reading comprehension performance de- spite a normal IQ and good decoding skills – have been found to perform poorly in WM tasks (see meta-analysis by Carretti, Borella, Cornoldi, amp; De Beni, 2009). A moderate-to-strong relationship between WM and text comprehension has also been demonstrated in typically- developing children of various ages (e.g. Swanson, 1996), and across the lifespan (e.g. Siegel, 1994). These results suggest that WM plays a

☆ This work was supported by a grant from the Swiss National Science Foundation (No. 1114-52565.97).

⁎ Corresponding author at: Department of General Psychology, Via Venezia, 8, 35131 Padova, Italy. Tel.: 39 049 8276035; fax: 39 049 8276600.

E-mail address: erika.borella@unipd.it (E. Borella).

central part in accounting for individual and age-related differences in text comprehension performance.

Cognitive inhibition has also frequently been considered in the text comprehension domain as contributing to the selection of relevant items that can subsequently be activated in WM – which has a limited capacity – to enable individuals to form a coherent representation of a text (e.g. Gernsbacher, Varner, amp; Faust, 1990). For instance, Lorsbach, Katz, and Cupak (1998) (see also Lorsbach amp; Reimer, 1997) attributed the worse comprehension performance observed in a “garden path” procedure (in which textual information is inserted to mislead readers by generating ideas that subsequently turn out to be wrong) of 9- and 12-year-olds, compared with young adults, to the children finding it more difficult to prevent the irrelevant information from occupying their WM, and to delete it. Poor comprehenders also reportedly encoun- ter inhibitory problems. In particular, they have been shown to be more inclined to recall information that has become irrelevant; that is, they have a larger number of intrusions – recall of non-final words – in WM tasks than good comprehenders (De Beni, Palladino, Pazzaglia amp; Cornoldi, 1998). A number of studies have suggested that WM and com- prehension deficits in poor or less-skilled comprehend

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