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原文：Dynamic, continuous multitasking training leads to task-specific improvements but does not transfer across action selection tasks.作者：Angela D. Bender, Hannah L. Filmer, Claire K. Naughtin & Paul E. Dux . 譯者：冷露. 編輯：爾瑞.

推薦理由：當(dāng)我們看到學(xué)霸或各行業(yè)牛人在同一時間處理多種事務(wù)時，我們的崇拜之情可能會油然而生。但這篇論文告訴我們，這種多任務(wù)處理能力并不是與生俱來，或是經(jīng)歷過多幾次任務(wù)處理就能一勞永逸的。多任務(wù)處理能力只能通過特定的任務(wù)訓(xùn)練才能得到，且不能將同時處理這幾個任務(wù)的能力遷移到另外的任務(wù)上。終究，勤才能補拙，鋼鐵還是得“煉”出來。

摘要

在我們這個信息豐富的世界里，擁有同時執(zhí)行多項任務(wù)的能力將成為一個永遠(yuǎn)不斷增長的需求。然而，由于我們在認(rèn)知控制和決策方面的認(rèn)知加工限制，同時從事的多項任務(wù)常常會互相干擾，并影響最終的任務(wù)成果。雖然學(xué)者們普遍認(rèn)為，高強度的雙任務(wù)訓(xùn)練能夠提高個體在多任務(wù)當(dāng)中的表現(xiàn)，但很少有實驗證據(jù)表明，與訓(xùn)練相關(guān)的獲益可以遷移到未經(jīng)訓(xùn)練的任務(wù)上，即使這些未經(jīng)訓(xùn)練的任務(wù)和經(jīng)過訓(xùn)練的任務(wù)之間具有共同的認(rèn)知加工處理機制。在現(xiàn)實生活中，需要在較短的時間內(nèi)協(xié)調(diào)和選擇多個反應(yīng)的情況，常常出現(xiàn)在高干擾的環(huán)境中。

在過去的十年里，有一些著名的研究指出，在高干擾的環(huán)境下，對動態(tài)的、多任務(wù)的視頻動作游戲進行訓(xùn)練的成果，具有一定的遷移效應(yīng)，尤其是在注意力和工作記憶等認(rèn)知方面。因此，本研究旨在探究持續(xù)的、動態(tài)的多任務(wù)訓(xùn)練的提升效果是否能夠遷移到其他未經(jīng)訓(xùn)練的任務(wù)上，尤其是當(dāng)那些未經(jīng)訓(xùn)練的任務(wù)在理論上與訓(xùn)練的任務(wù)高度相關(guān)時。為了研究這個問題，我們讓實驗組的被試同時完成連續(xù)視覺運動追蹤任務(wù)和知覺辨別任務(wù)的綜合訓(xùn)練，此訓(xùn)練一共進行了六次，而控制組的被試則單獨完成這兩項任務(wù)。在訓(xùn)練前和訓(xùn)練后讓被試立即完成一系列認(rèn)知任務(wù)來測試訓(xùn)練成果的遷移效應(yīng)，這些認(rèn)知任務(wù)包括反應(yīng)選擇、反應(yīng)抑制和空間注意力水平。結(jié)果表明，多任務(wù)訓(xùn)練能夠有效促進雙任務(wù)的處理能力，但這種促進僅對特定任務(wù)有效。沒有實驗證據(jù)表明這種促進能夠推廣到其他操作控制任務(wù)中去。研究結(jié)果還表明，對視覺運動追蹤和形狀辨別任務(wù)進行訓(xùn)練，可以有效促進完成這兩項任務(wù)的能力，但并未發(fā)現(xiàn)對未經(jīng)訓(xùn)練的行為選擇任務(wù)有任何促進作用。

引言

當(dāng)今這個信息豐富的社會常常要求我們同時從事多項任務(wù)。然而，當(dāng)我們試圖同時執(zhí)行多個認(rèn)知操作時，由于操作之間的相互干擾，有效選擇與任務(wù)相關(guān)的反應(yīng)(作出決定/作出回應(yīng)選擇)和抑制與任務(wù)無關(guān)的信息/反應(yīng)(反應(yīng)抑制)的能力常常受到嚴(yán)重的損害。很多行為選擇范式都可以用來評估個體的多任務(wù)處理能力，在這些范式中，同時完成多個任務(wù)往往對個體的中央信息處理資源有著很高的要求。

幸運的是，實驗證據(jù)表明，執(zhí)行雙任務(wù)的成本可以通過不斷實踐和訓(xùn)練來降低。因為在實踐和訓(xùn)練當(dāng)中，經(jīng)驗不斷增多，被試完成相關(guān)任務(wù)的能力就會得到一定的提升。與降低多任務(wù)成本相關(guān)的神經(jīng)基礎(chǔ)的神經(jīng)影像學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，雙重任務(wù)的訓(xùn)練會減少部分皮層活動。而這個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常是在需要對行動進行執(zhí)行控制的任務(wù)中才被激活。

雖然對于特定任務(wù)而言的雙任務(wù)干擾可以通過訓(xùn)練來減少，但雙任務(wù)訓(xùn)練效果究竟能在多大程度上推廣到其它未經(jīng)訓(xùn)練的多任務(wù)能力上，或者推廣到其它與多任務(wù)能力密切相關(guān)的次級認(rèn)知過程當(dāng)中，這仍是研究者們熱議的話題。

其中一個假設(shè)是，當(dāng)新的任務(wù)所使用的認(rèn)知過程和神經(jīng)基礎(chǔ)與訓(xùn)練過的任務(wù)之間越相似，那么從原有的訓(xùn)練成果遷移到新的任務(wù)上的概率就越高。此外, 如果未經(jīng)訓(xùn)練的任務(wù)和訓(xùn)練任務(wù)之間有著相似的反應(yīng)模式(例如都通過按壓鍵盤來反應(yīng)),輸入模式(例如都采用視覺刺激)、計時訓(xùn)練任務(wù)或共同抽象的規(guī)則，那么訓(xùn)練的效果更容易遷移到其他任務(wù)上。與之相反，當(dāng)訓(xùn)練的刺激以另一種方式呈現(xiàn)時，原本訓(xùn)練的效果就會被攪亂(例如，從視覺轉(zhuǎn)變到聽覺)。

然而到目前為止，在大多數(shù)傳統(tǒng)實驗室的多任務(wù)訓(xùn)練研究中，很少有實驗證據(jù)表明，在雙重任務(wù)訓(xùn)練后能夠發(fā)生顯著遷移的。只有很少的研究報告了訓(xùn)練成果的正向遷移，但這種遷移通常也是非常有限的。比如，最近的一組研究發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)雙任務(wù)中的一個子任務(wù)被更改時，訓(xùn)練所增強的多任務(wù)處理技能才會遷移到新的雙任務(wù)當(dāng)中（可能是由于未更改的子任務(wù)得到加強）。但是，當(dāng)雙任務(wù)中的兩個任務(wù)都發(fā)生變化時，就沒能觀察到訓(xùn)練效果遷移的情況。這表明訓(xùn)練所增強的任務(wù)協(xié)調(diào)技能似乎是特定于任務(wù)本身的，且不可轉(zhuǎn)移的。

盡管上述研究結(jié)果表明，傳統(tǒng)的多任務(wù)測試中訓(xùn)練效果的遷移是可能的，但遷移卻是相當(dāng)有限的。但在評估視頻動作游戲訓(xùn)練對執(zhí)行控制能力的影響時，則發(fā)現(xiàn)了較大的遷移效應(yīng)。在動作游戲中，對短時間內(nèi)不斷監(jiān)控和協(xié)調(diào)多個任務(wù)的持續(xù)性要求，極大地影響了感知、注意力和資源有限的反應(yīng)選擇過程。

然而，盡管視頻動作游戲有著潛在的好處，但視頻動作游戲可能并不是適合每個人的正確干預(yù)手段，因為它經(jīng)常涉及暴力的主題。最近,Anguera和colleagues引入了一種混合方法用于評估和提升老年人認(rèn)知控制能力。該方法在3D視頻游戲訓(xùn)練范式當(dāng)中，結(jié)合了某些被認(rèn)為能夠在視頻動作游戲訓(xùn)練之后促成正遷移的一些特征（比如，加大對中央處理過程、反饋和及時獎勵要求的刺激和高干擾環(huán)境)。在這項重要的研究中共包括42名被試，他們需要將一輛移動的汽車維持在一條彎曲的道路的中心，同時還要盡可能迅速且準(zhǔn)確地對快速變化的形狀做出識別(多任務(wù)條件)或者單獨執(zhí)行各個子任務(wù)(單任務(wù)條件)。結(jié)果表明，與單獨訓(xùn)練(單任務(wù)組)或完全不訓(xùn)練(無訓(xùn)練的控制組)的被試相比，經(jīng)過聯(lián)合訓(xùn)練(多任務(wù)組)后的被試，多任務(wù)處理能力有所提高。更為重要的是，盡管多任務(wù)訓(xùn)練后的訓(xùn)練效果并沒有遷移到新的雙任務(wù)范式里，但對遷移效應(yīng)的分析顯示，在多任務(wù)訓(xùn)練模式下的視頻游戲訓(xùn)練后，工作記憶和持續(xù)注意力在訓(xùn)練后都有顯著提高——這兩種認(rèn)知過程通常被認(rèn)為是反映核心的執(zhí)行控制能力。

綜上所述，關(guān)于認(rèn)知訓(xùn)練的文獻概述表明，在高干擾的環(huán)境中，所從事的任務(wù)如果包含動態(tài)的決策過程，那么訓(xùn)練效果將最可能遷移到其它任務(wù)中，尤其是當(dāng)新的任務(wù)在理論上與之前訓(xùn)練的任務(wù)相關(guān)且基于相似的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。然而，在明確得出“認(rèn)知訓(xùn)練模式可以帶來訓(xùn)練效果遷移”這樣的結(jié)論之前，有許多關(guān)鍵的因素值得考慮。

盡管之前有關(guān)雙重任務(wù)訓(xùn)練的文獻常常表明,對傳統(tǒng)的多任務(wù)模式的訓(xùn)練可以讓在雙重任務(wù)中特定于某一任務(wù)的成本減少。但在一個高干擾環(huán)境下、需要快速決策的的任務(wù)中，多任務(wù)處理成本是否也可以減少，這仍然是一個懸而未決的問題。如果確實能夠減少的話，那么這種獲益是否也可以擴展到其他任務(wù)中，尤其是當(dāng)這些任務(wù)在理論上與訓(xùn)練任務(wù)相關(guān)時。

實驗結(jié)果

多任務(wù)成本

為了探究訓(xùn)練對多任務(wù)表現(xiàn)的影響，我們首先將訓(xùn)練樣本作為一個整體，探索被試在訓(xùn)練之前的表現(xiàn)情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單一知覺辨別任務(wù)下的準(zhǔn)確度總體均值為83%，單一追蹤任務(wù)下的準(zhǔn)確率的總體均值為80%,這說明自適應(yīng)閾值調(diào)整過程成功地為每個子任務(wù)確定了水平至少為80%的辨別準(zhǔn)確率和追蹤準(zhǔn)確率。兩個訓(xùn)練組在辨別準(zhǔn)確率(t(37) = -1.86, p = .07)和追蹤準(zhǔn)確率(t(37) = 0.84, p = .40)上無顯著基線差異。在訓(xùn)練之前，同時執(zhí)行形狀識別任務(wù)和視覺空間追蹤任務(wù)會引起很高的多任務(wù)成本(單任務(wù)的主效應(yīng)與多任務(wù)的主效應(yīng):平均多任務(wù)成本= 15.58%；F(1)= 202.77,p≤.001,η2P = .846)。值得關(guān)注的是，兩個訓(xùn)練組之間沒有多任務(wù)成本的基線差異(t(37) = -0.11, p = .91)。

為了探究多任務(wù)訓(xùn)練和單任務(wù)訓(xùn)練對多任務(wù)表現(xiàn)的影響，一個混合實驗設(shè)計【訓(xùn)練(訓(xùn)練前，訓(xùn)練后)×組別(多任務(wù)、單)】的方差分析顯示，訓(xùn)練的主效應(yīng)顯著 (F(37)= 4.46,p = .042,η2P = .108)。這說明相比于訓(xùn)練前，訓(xùn)練之后的多任務(wù)表現(xiàn)有了明顯提高。更為關(guān)鍵的是，盡管在訓(xùn)練之后，兩個訓(xùn)練組都在與各自訓(xùn)練任務(wù)相關(guān)的任務(wù)中表現(xiàn)出了顯著提高，但通過分析訓(xùn)練與組別之間顯著的交互作用(F(37)= 8.42,p = .006,η2P =.185)，發(fā)現(xiàn)只在多任務(wù)訓(xùn)練組中才有多任務(wù)表現(xiàn)的提高。貝葉斯方差分析顯示,當(dāng)把交互作用添加到原有模型當(dāng)中時，模型對數(shù)據(jù)的解釋相比于原有主效應(yīng)模型(即分別加入訓(xùn)練和組別變量)更好(BF12 = 0.88支持主效應(yīng)模型)。這些結(jié)果驗證了前人的研究，2,3,7,9 - 11,42，并證明了與對照組（只對這兩項任務(wù)進行單獨訓(xùn)練）相比，多任務(wù)訓(xùn)練使得的多任務(wù)成本顯著降低。

訓(xùn)練數(shù)據(jù)

在訓(xùn)練階段，多任務(wù)訓(xùn)練組的被試同時執(zhí)行形狀辨別任務(wù)和視覺運動追蹤任務(wù)(在六次實驗中共有72次時長為三分鐘的任務(wù))，而單任務(wù)訓(xùn)練組的被試需要完成相同時長的單一視覺運動追蹤任務(wù)(在六次實驗中共有36次時長為三分鐘的任務(wù))上會議)和形狀辨別任務(wù)(在六次實驗中共有36次時長為3分鐘的任務(wù))。

為了評估訓(xùn)練愉悅度在多任務(wù)組和單任務(wù)組中是否相同，被試需要在最后一次訓(xùn)練結(jié)束時對他們的訓(xùn)練經(jīng)歷進行1(最低)到10(最高)的評分。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，多任務(wù)組(M = 8.26)和單任務(wù)組(M = 7.45)之間沒有顯著差異（t(37) = 1.70, p = .10;BF10 = 0.96)。

為了探究在六次訓(xùn)練中，組內(nèi)整體表現(xiàn)是否存在差異，我們進行了一系列混合實驗設(shè)計的方差分析。對辨別準(zhǔn)確率【6(訓(xùn)練)×2(組別：單任務(wù)訓(xùn)練組和多任務(wù)訓(xùn)練組)】的方差分析發(fā)現(xiàn)，訓(xùn)練的主效應(yīng)顯著(F(5185)= 3.64,p = 04,η2P = .090)。這表明在連續(xù)的六次訓(xùn)練中，整體表現(xiàn)有所提高。因為任務(wù)本身相對容易，單任務(wù)訓(xùn)練組在第一次訓(xùn)練后就達到了最佳表現(xiàn)的漸近線，并在之后的形狀辨別任務(wù)中都出現(xiàn)了天花板效應(yīng)(圖2;補充表2)。訓(xùn)練和組別之間顯著的交互作用表明，多任務(wù)訓(xùn)練組準(zhǔn)確率的提升(平均變化= 5.56)要顯著高于單任務(wù)訓(xùn)練組準(zhǔn)確率的提升（平均變化= 0.02%,F(5185)= 3.24,p = .008,η2P = .081)。貝葉斯方差分析也證實了這些結(jié)果，并傾向于支持包含有訓(xùn)練和組別交互作用的模型(BF12 = 2.25，支持主效應(yīng)模型)。

對追蹤準(zhǔn)確率的分析發(fā)現(xiàn)，訓(xùn)練的主效應(yīng)顯著(F(5185)= 2.59,p = .027,η2P = .065)。這說明總的追蹤準(zhǔn)確率從第一次訓(xùn)練(M = 85%)到第六次訓(xùn)練(M = 87%)有了顯著提高，并且沒有發(fā)現(xiàn)追蹤準(zhǔn)確率提高的組間差異(F(5185)= .98,p = .434η2P = .026)。貝葉斯方差分析也沒有發(fā)現(xiàn)組間差異(BF12 = 89.58，支持主效應(yīng)模型)。因此，研究結(jié)果表明，兩組被試在六次訓(xùn)練中都有著相似的視覺運動追蹤表現(xiàn)。

認(rèn)知任務(wù)

所有六項任務(wù)均記錄了標(biāo)準(zhǔn)化的效應(yīng)量，這些效應(yīng)在兩個訓(xùn)練組之間沒有顯著的基線差異(ps > .21)。為了探究多任務(wù)訓(xùn)練和單任務(wù)訓(xùn)練對其他行動控制測量方法的影響，我們首先將樣本作為一個整體進行分析。結(jié)果顯示，僅在單反應(yīng)選擇任務(wù)和Go-Nogo任務(wù)中，訓(xùn)練對反應(yīng)選擇任務(wù)和反應(yīng)抑制任務(wù)的主效應(yīng)顯著(ps均< .01)。

然后，我們使用混合設(shè)計的方差分析來探究組別對訓(xùn)練成果遷移的影響：訓(xùn)練(訓(xùn)練前,訓(xùn)練后)×組別(單任務(wù)訓(xùn)練和多任務(wù)訓(xùn)練)的方差分析并沒有發(fā)現(xiàn)任何結(jié)果指標(biāo)在兩個訓(xùn)練組之間存在與訓(xùn)練相關(guān)的差異(p >.15)。

貝葉斯方差分析也證實了這個結(jié)果：與包含有訓(xùn)練×組別交互作用的模型相比，分別加入訓(xùn)練和組別變量的主效應(yīng)模型對數(shù)據(jù)的擬合度更好(BF12從13.76到31.83，支持主效應(yīng)模型)?？傊@些分析都證實了與訓(xùn)練相關(guān)的獲益都不會遷移到目前我們所使用的行動控制測量方式中。

討論

在本研究當(dāng)中，我們探究了動態(tài)雙任務(wù)訓(xùn)練機制對多任務(wù)處理表現(xiàn)的影響，并進一步評估了與訓(xùn)練相關(guān)的獲益是否能夠遷移到其他未經(jīng)訓(xùn)練的行動控制任務(wù)中，尤其是當(dāng)這些未經(jīng)訓(xùn)練的任務(wù)與訓(xùn)練的任務(wù)有著相同的或相關(guān)的基本機制時。我們讓被試同時進行感知辨別任務(wù)和視覺運動追蹤任務(wù)的訓(xùn)練(多任務(wù)訓(xùn)練組)，而單任務(wù)訓(xùn)練組則單獨分別完成這兩項任務(wù)。

本研究主要有兩個研究目標(biāo)。首先，根據(jù)前人對于雙任務(wù)訓(xùn)練的發(fā)現(xiàn)，我們旨在探究在仿真高干擾的環(huán)境中，高強度的多任務(wù)訓(xùn)練是否會帶來與訓(xùn)練相關(guān)的獲益。通過量化多任務(wù)訓(xùn)練和單任務(wù)訓(xùn)練之間的差異，從而評估訓(xùn)練前后的多任務(wù)處理表現(xiàn)。我們研究結(jié)果與之前研究一致的是，對同時接受視覺運動追蹤和感知辨別任務(wù)訓(xùn)練(多任務(wù)訓(xùn)練組)的被試來說，多任務(wù)處理的表現(xiàn)選擇性地提高了；而在單獨完成兩個任務(wù)（單任務(wù)訓(xùn)練組）的被試中，沒有發(fā)現(xiàn)類似的提高。并且，與訓(xùn)練相關(guān)的獲益并非來源于兩個訓(xùn)練組之間的基線差異。因為在基線水平，兩組在同時完成兩個任務(wù)時都表現(xiàn)出了相似的多任務(wù)成本效應(yīng)。此外，我們還發(fā)現(xiàn)無論是在單任務(wù)訓(xùn)練組，還是多任務(wù)訓(xùn)練組，只要特定的任務(wù)得到了訓(xùn)練，那么在訓(xùn)練之后，被試在該項任務(wù)中的表現(xiàn)都會有所提高。因此，這些結(jié)果都印證了動態(tài)雙任務(wù)訓(xùn)練實際上促進的是完成特定任務(wù)的技能水平。

其次，通過在訓(xùn)練前后安排大量的認(rèn)知任務(wù)，我們得以證明，在動態(tài)視覺運動追蹤任務(wù)和感知辨別任務(wù)中所觀察到的雙任務(wù)訓(xùn)練效果并不能遷移到其他行動控制任務(wù)中去。具體而言，雖然在訓(xùn)練前后我們都記錄了每項指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)，但在PRP或者其他反應(yīng)選擇測量方法中并未發(fā)現(xiàn)任何支持雙任務(wù)訓(xùn)練效果遷移的證據(jù)?？紤]到所有的反應(yīng)選擇遷移任務(wù)都包含了新的視覺刺激，比如在PRP中不同的輸入模式(第二個任務(wù)為聽覺刺激)，這說明訓(xùn)練還可以引發(fā)學(xué)習(xí)：學(xué)習(xí)如何更有效地整合刺激以及特定模式下的信息。這一發(fā)現(xiàn)與之前的雙任務(wù)研究結(jié)果和動作游戲研究結(jié)果一致：均沒能發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練成果遷移到其他雙任務(wù)中的證據(jù)。

總體而言，本研究的結(jié)果與雙任務(wù)訓(xùn)練和大腦訓(xùn)練的研究(參見參考文獻48)基本一致：幾乎都沒有發(fā)現(xiàn)任何證據(jù)表明多任務(wù)訓(xùn)練效果可以遷移到特定任務(wù)技能之外。這一結(jié)果又與之前那項視頻游戲訓(xùn)練的研究相矛盾，因為在那項研究中，研究者發(fā)現(xiàn)了多任務(wù)訓(xùn)練可以提高執(zhí)行控制能力。同時本研究的結(jié)果也與神經(jīng)重疊理論相悖，因為神經(jīng)重疊理論認(rèn)為，如果訓(xùn)練的任務(wù)和需要遷移的目標(biāo)任務(wù)之間擁有相同的神經(jīng)基礎(chǔ)，那么學(xué)習(xí)的遷移就可以發(fā)生。然而，我們發(fā)現(xiàn)同時對兩個任務(wù)進行訓(xùn)練確實降低了在特定訓(xùn)練任務(wù)上的雙任務(wù)成本，但是這種訓(xùn)練效果并不能遷移到其他動作控制的任務(wù)上。因此，多任務(wù)訓(xùn)練效果無法遷移到其他任務(wù)當(dāng)中，但卻可以遷移到特定的任務(wù)中。這一發(fā)現(xiàn)符合之前的假設(shè)，即反復(fù)接觸特定的任務(wù)或刺激可以促進更有效的資源分配，進而在實踐中達到更佳的雙任務(wù)表現(xiàn)。

總之，通過嚴(yán)格謹(jǐn)慎的干預(yù)設(shè)計方案和動態(tài)的、連續(xù)的多任務(wù)處理的游戲范式，我們能夠證明：對兩個并行任務(wù)的不斷訓(xùn)練會促進完成特定任務(wù)策略的學(xué)習(xí)，但這種學(xué)習(xí)不能遷移到其他行為控制任務(wù)中。

作者的貢獻

這個實驗是由A.D.B.,H.L.F.和P.E.D.設(shè)計的。所有任務(wù)均為C.K.N.和A.D.B.編寫分析腳本，由A.D.B.進行測試和數(shù)據(jù)收集，A.D.B.也在H.L.F.和P.E.D.的監(jiān)督下進行了數(shù)據(jù)分析和解釋。A.D.B起草了本稿初稿，H.L.F., C.K. N., 和 P.E.D.提供了重要的修改意見。所有的作者都同意提交手稿的最終版本。我們感謝克里斯汀娜·霍恩和阿什利·約克提供的數(shù)據(jù)收集幫助。實驗是在昆士蘭大學(xué)心理學(xué)院進行的。

>>聲明

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