普遍认为,性别会导致成年群体在认知能力上存在细微但可重复的差异。工作记忆(WM)是研究最多的认知领域之一,因为它在支持各种复杂认知任务和发展结果方面起着关键作用。工作记忆是指能够暂时存储和操作信息以完成推理、问题解决和语言理解等任务的认知系统(参见[1]的综述),尽管其容量有限[2]。
从处理动态的角度来看,工作记忆被划分为几个阶段:编码——将感官信息转化为可存储的形式;保持/操作——保持信息的活跃性和可访问性;提取——根据任务需求提取信息[3]、[4]。
多项研究未能发现男性和女性在工作记忆总体容量上存在显著差异。施密特(Schmidt)及其同事[5]在N-back任务中未发现行为反应或脑激活方面的性别差异,这支持了海德(Hyde)[6]的元分析结论,即这些差异通常小于同一性别内的差异,表明两性的工作记忆能力相似。同样,沃耶(Voyer)、沃耶(Voyer)和圣奥宾(Saint-Aubin)[7]的元分析也未发现工作记忆总体容量上的性别差异。
尽管在表现指标上缺乏显著的性别差异,但已有研究报道了脑血流量、结构连接性和脑容量的差异[8]、[9]。男性表现出更大的半球内连接性、更高的模块化和传递性,而女性则主要表现出半球间连接性和更强的跨模态参与[10]。这些发现表明,根据工作记忆的需求,两性可能具有不同的分析能力和认知策略。
事实上,对男性和女性大脑在静息状态及执行不同认知任务时的功能组织的研究显示,它们在招募脑区以及激活量和分布上存在差异[11]、[12]、[13]。最近的实证数据表明,性别在工作记忆处理过程中的神经激活模式存在差异,具体表现为男性顶叶的激活更强,而女性前额叶皮层和前扣带回皮层的激活相对更高[14]。
由于工作记忆在日常生活中的重要性,它常用于临床和实验研究。总体而言,男性在视觉空间工作记忆表现上具有优势,而女性在空间位置记忆方面具有优势[7]。最新研究表明,当评估脑部连接性时,会出现与性别相关的半球差异,男性左侧半球的连接性更强;相反,女性右侧半球的连接性更强[15],这强调了在功能性成像研究中需要进一步评估活跃认知过程中的脑网络连接性。
重要的是,在本研究中,“与性别相关的差异”一词指的是根据自我报告的生物学性别分类的个体之间的群体级差异。我们认识到,认知表现和脑功能组织受到生物学、发展和社会文化因素的复杂影响。因此,观察到的差异不应被解释为不可改变或完全由生物学因素决定的,而应视为性别与经验相互作用的结果。这一概念框架有助于研究性别相关的脑功能动态变化,同时承认认知过程的多因素性质。
尽管多项神经影像学研究已经确定了与工作记忆处理直接相关的不同神经基础,如背外侧前额叶和后感觉皮层[1]、[16],但我们对这些结构的时间功能动态仍了解有限。因此,在执行工作记忆任务时,高时间分辨率方法(如EEG)被广泛使用。θ和α频率范围的数据与注意力、长期记忆、短期记忆和工作记忆等认知过程密切相关[17]、[18]、[19]。因此,发现了一些性别差异,例如男性在α频率范围内的功率较低[20],女性在执行视觉空间工作记忆任务时α频率峰值的调节能力更强[21],女性的δ和θ频率功率随年龄增长而降低,脑部连接性增加[22]等。
此外,研究发现男性更倾向于使用视觉空间策略来编码工作记忆中的信息,并且在编码阶段表现出更高的β和γ频率功率[23]。即使对于空间工作记忆任务,女性也更倾向于采用语言策略,这与女性海马体的左侧激活和男性海马体的右侧激活有关[24]。戈尔比(Golby)及其同事[25]的研究指出,记忆过程的侧化取决于材料类型、处理阶段和所采用的记忆策略。同一研究还表明,刺激的可言语性决定了编码过程中的侧化。语言刺激与左侧下前额叶和左侧内侧颞叶的激活相关,而模式刺激则与同侧区域的激活相关。
这些先前的研究,加上最近发现α和β频率范围的功能连接性是工作记忆表现的最强预测因子,θ频率范围的贡献次之[26],表明这些频率范围对理解工作记忆处理过程中的脑功能动态至关重要。
我们的目标是评估在执行视觉工作记忆任务时,性别相关的脑功能动态差异,比较不同性别在编码、保持和提取阶段的工作记忆处理过程中的脑部连接性。我们假设不会发现与性别相关的行为差异;然而,预计在编码阶段会出现性别之间的明显脑连接模式差异,尤其是θ和α频率范围。