Differential performance of the Serial Position Effect in people with different levels of cognitive impairment

Huang Juan; Li Fang

doi:10.3969/j.issn.2096-5516.2021.01.011

Chinese Journal of Alzheimer's Disease and Related Disorders >

2021 , Vol. 4 >Issue 1: 60 - 63

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.2096-5516.2021.01.011

Differential performance of the Serial Position Effect in people with different levels of cognitive impairment

Huang Juan ,
Li Fang

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Department of Neurology, Fuxing Hospital, Capital Medical University, Beijing 100038, China

Received date: 2020-10-15

Revised date: 2020-12-03

Online published: 2021-03-25

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Abstract

The serial position effect refers to the influence of the position of the memory material in the serial position. Words presented at the beginning and end of the list are recalled better than middle list items, producing a primacy and a recency effect, respectively. Studies had shown a relative between serial position effect and cognitive impairment. Therefore, we review mechanism, influence factors of serial position effect and its' correlation with cognitive impairment, in order to provide a certain value for clinical distinguishing of cognitive impairment.

Key words： Serial Position Effect; Primacy Effect; Recency Effect; Cognitive Impairment

Cite this article

Huang Juan , Li Fang . Differential performance of the Serial Position Effect in people with different levels of cognitive impairment[J]. Chinese Journal of Alzheimer's Disease and Related Disorders, 2021 , 4(1) : 60 -63 . DOI: 10.3969/j.issn.2096-5516.2021.01.011

序列位置效应（serial position effect）是指识记一系列记忆材料时，记忆材料的条目在序列中所处位置对记忆效果发生的影响。序列开头及末尾的项目比中间部分的记忆效果佳，分别称之为首因效应（primacy effect）及近因效应（recency effect）^[1]。如果以条目位置为x轴，回忆条目的百分率或绝对数量为y轴，序列位置曲线呈U型（序列开头及末尾部分的条目回忆比例高，曲线位置高;而序列中间部分的条目回忆比例低，曲线位置低平，故而呈现U型）。以Murdock为代表的国外研究者通过各项实验验证了序列位置效应的存在，同时也对认知障碍患者的序列位置效应特点不断进行探索。结合已有研究，笔者将从发生机制、影响因素以及其与认知障碍的相关性等三方面对序列位置效应进行综合性论述。

1 发生机制

关于序列位置效应的机制，最早由Murdock及Phillip提出^[1,2]前摄抑制（Proactive interference）及后摄抑制（Retroactive interference）的假说，前者指先前的学习记忆对后继学习记忆的干扰作用，后者指后学习的内容对先前学习内容的干扰作用。此机制认为序列的开始部分只受后摄抑制影响而没有前摄抑制的影响（首因效应）;末尾部分只受前摄抑制的影响而没有后摄抑制的影响（近因效应），但中间部分却受到2种抑制的影响，因而中间部分项目的记忆效果低于开始和末尾部分。进一步Atkinson 和 Shiffrin提出形态模型假说^[3]即大脑的记忆缓冲区容量有限，序列开始的条目保留时间长，排练次数多，可被转移到长期记忆，因此回忆准确率高，出现首因效应;序列末尾的项目仍然保留在短时记忆中，因此形成近因效应;序列中间的条目受记忆容量的限制，易被后面的条目替代，无法从短期记忆转移到长期记忆，再现效果差。在此基础上，Glanzer^[4]的双系统学说认为，位于序列开头记忆效果好，主要归因于它们储存在长期记忆中;末尾部分的材料由于时间过短，储存在短期记忆中，因而即刻再现效果好。目前双系统学说被大多数学者所认同。

2 影响因素

现有文献表明，序列位置效应受年龄、条目的数量、呈现速率、呈现形式、学习次数、非词语类分心实验干扰等因素影响。（1）年龄：随增龄，序列位置效应的回忆个数呈现减弱趋势，但序列位置曲线仍呈U形^[5⇓-7]，（2）条目数量：Murdock^[1]对认知正常者分别进行条目数量为10、15、20、30、40的序列位置效应研究，发现随条目数量增加，列表末尾项目的回忆数无明显改变，而列表开头部分的回忆数呈进行性下降，即首因效应随条目数量增加而减弱，近因效应几乎不受条目数量影响。Jahnke通过对认知正常者分别进行条目数量为6、10、15的听觉学习词语测验，认为受试者在进行不同回忆任务时具有不同记忆策略^[8]，即当条目数量较少时，受试者优先按照给定条目顺序进行回忆;而当条目数量较多时，受试者优先回忆列表末尾部分的条目，这大致解释了序列位置效应随条目数量变化的现象。（3）条目呈现速率：有研究者^[4]控制条目的呈现速率分别为3、6、9秒/个，发现呈现速率越慢者，首因效应增强，而近因效应无明显改变;可能因呈现速率越慢，受试进行的自主排练越多，转化为长期记忆的可能性越大，进而表现为首因效应增加。（4）条目呈现形式： Murdock^[9]将词语分别通过听觉及视觉的呈现形式对认知正常者进行序列位置效应的研究，发现进行听觉词语学习测验的受试表现出更好的近因效应，但首因效应无明显变化;可能与听觉、视觉记忆材料存储于不同系统，加工模式以听觉记忆编码为主有关。（5）学习次数：研究发现，随条目学习次数的增加，首因效应增强明显，而近因效应变化不明显。（6）非词语类分心实验干扰：Glanzer及Cunitz^[4]发现，条目全部呈现后，经过长约10s的计算任务后对条目进行回忆，近因效应消失，而首因效应无改变;此实验现象同样也得到了Postman及Phillips^[2]的验证;这可能与分心实验后，短期记忆的消逝有关。

3 序列位置效应与认知障碍的转换应用

3.1 序列位置效应与生物学标记物的相关性

已有研究表明MCI（Mild Cognitive Impairment，轻度认知功能障碍）及AD（Alzheimer Disease，阿尔茨海默病）患者多以情景记忆障碍为核心症状，而情景记忆主要取决于海马功能。近年来，神经影像学研究发现认知正常受试双颞叶内侧体积大者长延迟回忆首因效应表现佳、颞叶萎缩的患者延迟回忆首因效应减弱、首因效应与海马功能连接及活动增强呈正相关^[10⇓-12];Tomadesso^[13]发现脑脊液A-β阳性组较A-β阴性组的MCI患者首因效应表现更差;也有研究发现认知功能正常人群中脑脊液P-tau水平升高者的延迟回忆首因效应差^[10]。近因效应方面，健康受试在重复经颅磁刺激顶叶后出现近因效应增强，认为与顶叶参与短期记忆有关^[14]。研究者David Bruno使用新近比^[15]（Recency ratio，Rr），Rr=（首次即刻回忆近因个数+1）/（延迟回忆近因个数+1），发现在向AD转换的高风险MCI患者，新近比（Rr）与脑脊液A-β₄₂值呈负相关，即Rr值越高，脑脊液A-β₄₂值越低，提示AD临床前期已出现长期记忆功能下降，更多依赖于短期记忆的加工。以上研究表明序列位置效应与AD的生物学标志物改变具有一定相关性。

3.2 序列位置效应在MCI、AD人群的差异表现

首因效应方面，总体来说，随认知障碍程度加重而呈递减趋势^[16⇓-18]，可能因MCI及AD患者的记忆容量及转换为长期记忆的能力下降，依赖长期记忆的首因效应则减退。但在不同类型和严重程度的MCI患者中也有不同^[19]：如记忆损害突出的遗忘型MCI主要损害颞叶内侧及海马功能，可出现首因效应的减弱;非遗忘型（如执行功能、语言功能等）MCI患者，其颞叶内侧病变不突出，首因效应可表现为正常;极早期MCI患者也可首因效应减弱不明显。大多数近因效应的研究针对的是即刻记忆：有研究提示近因效应随认知障碍进展呈下降趋势^[20];也有研究提示MCI及AD患者短期记忆受损不严重，近因效应相对保留或者下降不明显^[21]。进一步分组比较结果也不一致：有的研究发现MCI及AD患者较NC（Normal Cognitic，认知功能正常）的近因效应出现明显下降，但MCI及AD间的近因效应大致等同^[17,18];也有的研究表明AD受试者的近因效应较NC、MCI明显减弱，但NC及MCI无明显差异^[16];还有研究发现AD患者的近因效应较NC比较出现显著增强^[22,23]。以上看似结果大相径庭的研究可能与MCI或AD的诊断标准和严重程度有关，如当研究对象为MCI早期，长期记忆出现较轻微的损害，可出现短期记忆代偿性增高，进而可出现近因效应增强或相对保留的现象;若研究对象为AD晚期，长短期记忆均受损，脑代偿功能不足，进而近因效应出现减弱现象。延迟记忆的近因效应^[18]，在MCI和AD人群比较一致：近因效应较即刻回忆明显下降，主因MCI及AD患者的短期记忆转化为长期记忆能力下降，故而近因效应出现明显下降。

3.3 序列位置效应区分不同认知障碍人群的应用

近年来，有学者对VaD (Vascular Dementia，血管性痴呆)、DLB（Dementia with Lewy Bodies，路易体痴呆）、FTD （Frontotemporal Dementia，额颞叶痴呆）、 PD（Parkinson Dementia，帕金森痴呆）人群的序列位置效应进行比较研究，发现：VaD人群以近因效应受损为主，而首因效应相对保留，这与AD患者的序列位置效应的表现恰好相反^[24];PD人群的首因效应减弱，但减弱程度低于AD人群^[25];DLB及FTD的首因效应特点与AD相似，但其近因效应相对稳定^[26,27]。因此，通过分析序列位置效应的特点或许有助于区分不同种类的认知障碍。

3.4 序列位置效应的临床应用价值

当前，临床上通常使用词语学习测验的延迟回忆、线索回忆、再认的总得分对NC及认知障碍人群进行分类，但这些总得分不能体现构成此次得分的具体记忆策略或缺陷，且认知障碍患者在延迟回忆中表现不佳，易出现地板效应，给临床诊断加大难度。而序列位置效应作为总得分的构成部分，可帮助识别更细小的认知障碍，进而提高预测认知下降的能力。因MCI及AD患者以海马相关的长期记忆损害为主，随访研究发现首因效应表现差的MCI患者进展为AD的可能性大（HR= 0.31）、1-2年内MMSE得分进行性下降及认知功能下降风险增加，特别是快速进展的AD以及AD遗传风险高的患者^[16，28-31]，故首因效应减弱可预测认知功能减退。使用近因效应计算的Rr，因其增高反映短期记忆向长期记忆转化的障碍，也具有预测正常人向MCI转化的作用^[32]。以上各研究表明序列位置效应在预测认知功能下降方面具有特殊意义。

4 总结和展望

近年来，随着序列位置效应得到的研究日益增多，其与认知功能方面的相关性也愈发被知晓：序列位置效应与海马体积及功能相关;利用序列位置效应可辅助识别高风险人群、预测认知功能减退;以上均说明序列位置效应对于不同认知水平人群的诊断有一定的辅助意义。但目前，国内尚缺乏关于序列位置效应在认知障碍人群的研究，若我们能够对国内的不同水平的认知障碍人群的序列位置效应的表现进行研究，或许能为临床识别不同认知障碍人群提供一定参考价值。

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