本研究Age as a moderator of the relationship between planning and teImporal information processing發表于2022年的Scientific Reports(IF:4.6)，華沙社會科學與人文大學的Katarzyna Jablonska等人為本文的第一作者。
摘要
計劃是一種與執行功能相關的基本心理能力。它通過選擇、排序和執行子目標來實現一個目標。研究發現，這些過程具有特定的時間動態特征，反映在時間信息處理(TIP)的幾十毫秒內。計劃和時間信息處理能力都隨著年齡的增長而下降，但潛在的機制尚不清楚。本研究的創新之處在于發現了年輕人(n= 110)和老年人(n= 91)的這些機制在倫敦塔任務中的作用，同時考慮倫敦塔任務的兩種結構特性:與工作記憶靜態維持相關的搜索深度(SD)和反映動態認知靈活性的目標模糊性(GA)。
結果顯示TIP可以直接或間接(通過預先計劃)的預測計劃的準確性，但僅適用于目標模糊性高的年輕參與者。更強的計劃能力與更長時間的預先計劃、更有效的TIP有關，這一結果首次證實TIP對計劃能力的影響與年齡有關。TIP對于年輕人的動態認知靈活性有顯著影響，但對于靜態維持過程沒有顯著影響。在老年人中沒有觀察到這種關系，可能是因為計劃缺陷依賴于工作記憶的維持而不是依賴于認知靈活性。
研究背景
計劃短期活動的能力作為執行功能的核心組成部分之一，能夠對人類行為進行更高級的意識控制。目前的數據表明，計劃功能隨年齡增長而逐漸衰退，然而，與年齡相關的衰退的具體機制和過程尚未闡明。
本研究使用維也納心理測試系統(VTS)中倫敦塔任務的弗萊堡版本(TOL-F)來評估參與者的計劃能力，并測量規劃精度(PA)和初始思考時間(ITT)的結果。規劃精度(PA)即最小移動次數(即最優解決方案)中解決的問題數量；初始思考時間(ITT)即預先計劃所需的時間，問題首次提出和第一次行動之間的平均時間。但是，許多研究發現，整體PA測量可能具有誤導性，因為除了移動次數外，任務的結構特性也會嚴重影響表現。因此，本研究旨在探究隨年齡增長計劃能力的變化，同時考慮TOL-F的兩個結構特性—目標模糊性(GA)和搜索深度(SD)。目標模糊性(GA)指的是最終的動作序列可以從目標狀態的構型中推導出來；搜索深度(SD)反映在實現第一個目標移動所需的中間移動的次數。
以往的研究發現，時間信息處理(TIP)不僅涉及多個大腦區域的相互作用，TIP的衰退(包括時間分辨能力的缺陷)也與隨著年齡增長認知能力的下降有關。
據此，本研究假設預先計劃(用ITT測量)在時間信息處理(TIP)和計劃中起中介作用，且年齡在時間信息處理和計劃、預先計劃之間起調節作用（圖1）。
圖1 毫秒時間信息處理(TIP)與計劃之間復雜相互關系的概念模型，在特定類別的TOL-F問題中得到驗證
研究方法
01 被試
通過社交媒體和當地報紙上的廣告招募201名被試，分為兩個年齡組:19-29歲的年輕人(n=110;M±SD=23.3±2;男:女=65:45)和61-77歲之間的老年人(n=91;M±SD=67.6±3.8年;男:女=81:10)。
02 實驗程序
每個被試在單獨的session中完成兩個實驗任務:(1)倫敦塔-弗萊堡版本(TOL-F)評估計劃能力;(2)時間順序判斷任務評估TIP的效率。
1、倫敦塔任務
為了測量計劃能力，讓被試進行TOL-F測驗，即維也納測試系統(VTS)中TOL任務的標準化計算機版本（奧地利Schuhfried公司生產，國內由深圳瀚翔腦科學技術股份有限公司總代理）。
測驗結束后將PA和ITT作為一個整體度量來計算結果，并分別計算以目標模糊性(GA)和搜索深度(SD)水平為特征的四類問題中的每一類:GAHigh SDHigh、GAHighSDLow、GALowSDHigh和GALowSDLow(圖2)。
圖2 TOL-F問題的兩種結構性質的示意圖
2、時間順序判斷任務
本研究采用時間順序判斷任務，通過時間分辨率和排序能力來評估毫秒TIP的效率。任務結束后計算每個參與者的ATOT(以毫秒為單位)。ATOT是反映時間信息處理(TIP)效率的指標，定義為快速連續出現的兩次點擊之間的最短時間間隔。
03 數據分析
1、與年齡相關的差異
通過獨立樣本t檢驗來檢測TOL-F和時間順序判斷任務的年齡相關差異，然后使用Pearson相關分別檢驗各組倫敦塔任務和時間順序判斷任務的測量結果之間的關系。
2、模型檢驗
為檢測年齡是否調節了計劃與時間信息處理(TIP)之間的關系，對TOL-F中考慮結構問題性質的類別進行了四個單獨的條件過程分析，即:(1)GAHighSDHigh，(2) GAHighSDLow，(3) GALowSDHigh，(4) GALowSDLow。
使用IBM SPSS 26中PROCESS macro48中的模型8進行中介效應和調節效應檢驗。其中，ATOT是預測因子(即自變量)，規劃精度(PA)是因變量，初始思考時間(ITT)是PA-ATOT關系的中介變量，年齡是PA-ATOT和ATOT-ITT之間的的調節因子。
研究結果
01 年齡相關的差異
1、TOL-F
PA在兩組之間的整體表現以及特定類別都存在顯著差異。年輕的參與者比年長的參與者得分更高，反映出年輕人具有更強的計劃能力(表1)。
對于ITT來說，組間差異在整體表現以及GAHigh SDHigh、GAHigh SDLow和GALow SDLow三個類別上都是顯著的，這反映了年輕人的初始思考時間(ITT)比老年人更長。但是這些差異在GALow SDHigh類別中不顯著(表1)。
表1 兩個年齡組總體表現和特定類別的TOL-F的規劃精度(PA，以點為單位)和初始思考時間(ITT，以秒為單位)的平均值(和標準差)
2、時間順序判斷
ATOT組間差異具有統計學意義，t(170,1)=?10.4;p<0.001;d =?1.6;CI =[-41,?27.9]。年輕組的ATOT值(M=41.4 ms, SD=20.4)低于老年組(M=75.9 ms, SD=25.7)，說明年輕人的表現更好。
02 相關分析
在年輕人中，PA與ITT、PA與ATOT和ATOT與ITT之間均存在顯著的相關關系。PA值越高，ITT值就越大，ATOT值越低，表現就越好。但是在老年人中，只有PA和ITT之間存在顯著的相關性。詳見表2和圖3。
表2 TOL-F的特定結果測量與時間順序判斷任務之間的Pearson相關系數
圖3 兩個年齡組中TOL-F和時間順序判斷任務的特定結果測量之間的相關性
03 特定TOL-F類別的條件過程分析
1、GAHigh SDHigh類別
如表3所示，年齡通過初始思考時間(ITT)調節ATOT對規劃精度(PA)的直接作用和ATOT對PA的間接作用。在前一種情況下，它體現在ATOT與年齡存在顯著的交互作用(B=0.0224;p=0.002)，這是由于ATOT對年輕組PA有顯著影響(B= -0.0207;p =0.0002)，但是在老年組中沒有顯著影響。
同樣的，年齡通過ITT調節了ATOT對PA的間接作用(IMM不含零:IMM=0.0030,CI=[0.0003, 0.0070])。在年輕組中具有顯著影響(B=-0.0038, CI=[-0.0076,-0.0010])，但在老年組中沒有顯著影響。
表3 GAHigh SDHigh類別的條件過程分析結果總結
2、GAHigh SDLow類別
不同年齡組在ATOT對PA的直接影響中沒有調節作用(表4)。但是 ，ATOT通過ITT對PA的間接影響顯著且被年齡調節(IMM=0.0048,CI=[0.0014,0.0098])。年輕組的差異有統計學意義(B=-0.0051,CI=[- 0.0098,-0.0018])，老年組差異無統計學意義。
表4 GAHigh SDLow類別條件過程分析的總結
3、GALow SDHigh 和 GALow SDLow類別
在這兩個類別中，ATOT對規劃精度(PA)的直接和間接條件效應均不顯著。
結論及討論
研究結果證明，隨著年齡的增長，計劃能力和TIP都呈現出了下降的趨勢，可以用加工速度理論來解釋。
除此之外，兩個年齡組的兩項TOL-F指標(PA和ITT)之間的相關性均顯著，說明PA值越高，預計劃階段持續時間越長。這表明測試表現出的內在一致性與年齡無關。
問題的結構性質影響了兩個年齡組計劃與TIP之間的關系。在年輕組中，TIP僅預測以GAHigh為特征的類別的計劃，而不預測SD水平(SDHigh或SDLow)，這種效應可以用GAHigh問題的心理過程的性質來解釋。
TIP只對年輕人的計劃有顯著影響。可能是因為TOL-F涉及認知過程的本質，即工作記憶容量(反映在SD中)和認知靈活性(反映在GA中)。隨著年齡的增長，這兩項功能都有所下降，因而對老年人沒有顯著影響。
條件過程分析的結果發現，TIP通過兩種方式影響計劃：直接(調整計劃執行的認知加工)和間接(通過使更有效地使用ITT中反映的預計劃策略，見圖1)。
根據年齡組的不同，預計劃可以調節TIP和計劃之間的關系(表3、4)。在年輕人中，更高的時間分辨率促進了在相對較長的預計劃階段進行更有效的計劃(表1)。其中，心理操作被分成更小的部分，以便更有效地進行信息加工(表2，圖3)。因此，在年輕人中，較長的ITT能夠在預先計劃階段構建更有效的計劃。相比之下，老年人ITT持續時間的減少(表1)導致了預先計劃的有效性降低。這可能表明，這種不完整的預先計劃對于老年人來說不是一種有效的策略。這種ATOT通過ITT對PA的間接影響存在于以GAHigh為特征的類別中，與SD水平無關。
此外，ATOT對PA的直接影響僅在以GAHigh、SDHigh為特征的任務中觀察到(表3)。在這些任務中，由于SD水平高，對工作記憶的要求也更高。
本研究探究計劃、計劃與TIP的關系以及兩種結構屬性(SD和GA)對計劃認知過程的影響并得出了新的結論，可能有助于增加對隨年齡增長計劃能力逐步衰退這一復雜現象的進一步認識。
