本研究Age as a moderator of the relationship between planning and teImporal information processing发表于2022年的Scientific Reports(IF:4.6)，华沙社会科学与人文大学的Katarzyna Jablonska等人为本文的第一作者。
摘要
计划是一种与执行功能相关的基本心理能力。它通过选择、排序和执行子目标来实现一个目标。研究发现，这些过程具有特定的时间动态特征，反映在时间信息处理(TIP)的几十毫秒内。计划和时间信息处理能力都随着年龄的增长而下降，但潜在的机制尚不清楚。本研究的创新之处在于发现了年轻人(n= 110)和老年人(n= 91)的这些机制在伦敦塔任务中的作用，同时考虑伦敦塔任务的两种结构特性:与工作记忆静态维持相关的搜索深度(SD)和反映动态认知灵活性的目标模糊性(GA)。
结果显示TIP可以直接或间接(通过预先计划)的预测计划的准确性，但仅适用于目标模糊性高的年轻参与者。更强的计划能力与更长时间的预先计划、更有效的TIP有关，这一结果首次证实TIP对计划能力的影响与年龄有关。TIP对于年轻人的动态认知灵活性有显著影响，但对于静态维持过程没有显著影响。在老年人中没有观察到这种关系，可能是因为计划缺陷依赖于工作记忆的维持而不是依赖于认知灵活性。
研究背景
计划短期活动的能力作为执行功能的核心组成部分之一，能够对人类行为进行更高级的意识控制。目前的数据表明，计划功能随年龄增长而逐渐衰退，然而，与年龄相关的衰退的具体机制和过程尚未阐明。
本研究使用维也纳心理测试系统(VTS)中伦敦塔任务的弗莱堡版本(TOL-F)来评估参与者的计划能力，并测量规划精度(PA)和初始思考时间(ITT)的结果。规划精度(PA)即最小移动次数(即最优解决方案)中解决的问题数量；初始思考时间(ITT)即预先计划所需的时间，问题首次提出和第一次行动之间的平均时间。但是，许多研究发现，整体PA测量可能具有误导性，因为除了移动次数外，任务的结构特性也会严重影响表现。因此，本研究旨在探究随年龄增长计划能力的变化，同时考虑TOL-F的两个结构特性—目标模糊性(GA)和搜索深度(SD)。目标模糊性(GA)指的是最终的动作序列可以从目标状态的构型中推导出来；搜索深度(SD)反映在实现第一个目标移动所需的中间移动的次数。
以往的研究发现，时间信息处理(TIP)不仅涉及多个大脑区域的相互作用，TIP的衰退(包括时间分辨能力的缺陷)也与随着年龄增长认知能力的下降有关。
据此，本研究假设预先计划(用ITT测量)在时间信息处理(TIP)和计划中起中介作用，且年龄在时间信息处理和计划、预先计划之间起调节作用（图1）。
图1 毫秒时间信息处理(TIP)与计划之间复杂相互关系的概念模型，在特定类别的TOL-F问题中得到验证
研究方法
01 被试
通过社交媒体和当地报纸上的广告招募201名被试，分为两个年龄组:19-29岁的年轻人(n=110;M±SD=23.3±2;男:女=65:45)和61-77岁之间的老年人(n=91;M±SD=67.6±3.8年;男:女=81:10)。
02 实验程序
每个被试在单独的session中完成两个实验任务:(1)伦敦塔-弗莱堡版本(TOL-F)评估计划能力;(2)时间顺序判断任务评估TIP的效率。
1、伦敦塔任务
为了测量计划能力，让被试进行TOL-F测验，即维也纳测试系统(VTS)中TOL任务的标准化计算机版本（奥地利Schuhfried公司生产，国内由深圳瀚翔脑科学技术股份有限公司总代理）。
测验结束后将PA和ITT作为一个整体度量来计算结果，并分别计算以目标模糊性(GA)和搜索深度(SD)水平为特征的四类问题中的每一类:GAHigh SDHigh、GAHighSDLow、GALowSDHigh和GALowSDLow(图2)。
图2 TOL-F问题的两种结构性质的示意图
2、时间顺序判断任务
本研究采用时间顺序判断任务，通过时间分辨率和排序能力来评估毫秒TIP的效率。任务结束后计算每个参与者的ATOT(以毫秒为单位)。ATOT是反映时间信息处理(TIP)效率的指标，定义为快速连续出现的两次点击之间的最短时间间隔。
03 数据分析
1、与年龄相关的差异
通过独立样本t检验来检测TOL-F和时间顺序判断任务的年龄相关差异，然后使用Pearson相关分别检验各组伦敦塔任务和时间顺序判断任务的测量结果之间的关系。
2、模型检验
为检测年龄是否调节了计划与时间信息处理(TIP)之间的关系，对TOL-F中考虑结构问题性质的类别进行了四个单独的条件过程分析，即:(1)GAHighSDHigh，(2) GAHighSDLow，(3) GALowSDHigh，(4) GALowSDLow。
使用IBM SPSS 26中PROCESS macro48中的模型8进行中介效应和调节效应检验。其中，ATOT是预测因子(即自变量)，规划精度(PA)是因变量，初始思考时间(ITT)是PA-ATOT关系的中介变量，年龄是PA-ATOT和ATOT-ITT之间的的调节因子。
研究结果
01 年龄相关的差异
1、TOL-F
PA在两组之间的整体表现以及特定类别都存在显著差异。年轻的参与者比年长的参与者得分更高，反映出年轻人具有更强的计划能力(表1)。
对于ITT来说，组间差异在整体表现以及GAHigh SDHigh、GAHigh SDLow和GALow SDLow三个类别上都是显著的，这反映了年轻人的初始思考时间(ITT)比老年人更长。但是这些差异在GALow SDHigh类别中不显著(表1)。
表1 两个年龄组总体表现和特定类别的TOL-F的规划精度(PA，以点为单位)和初始思考时间(ITT，以秒为单位)的平均值(和标准差)
2、时间顺序判断
ATOT组间差异具有统计学意义，t(170,1)=−10.4;p<0.001;d =−1.6;CI =[-41,−27.9]。年轻组的ATOT值(M=41.4 ms, SD=20.4)低于老年组(M=75.9 ms, SD=25.7)，说明年轻人的表现更好。
02 相关分析
在年轻人中，PA与ITT、PA与ATOT和ATOT与ITT之间均存在显著的相关关系。PA值越高，ITT值就越大，ATOT值越低，表现就越好。但是在老年人中，只有PA和ITT之间存在显著的相关性。详见表2和图3。
表2 TOL-F的特定结果测量与时间顺序判断任务之间的Pearson相关系数
图3 两个年龄组中TOL-F和时间顺序判断任务的特定结果测量之间的相关性
03 特定TOL-F类别的条件过程分析
1、GAHigh SDHigh类别
如表3所示，年龄通过初始思考时间(ITT)调节ATOT对规划精度(PA)的直接作用和ATOT对PA的间接作用。在前一种情况下，它体现在ATOT与年龄存在显著的交互作用(B=0.0224;p=0.002)，这是由于ATOT对年轻组PA有显著影响(B= -0.0207;p =0.0002)，但是在老年组中没有显著影响。
同样的，年龄通过ITT调节了ATOT对PA的间接作用(IMM不含零:IMM=0.0030,CI=[0.0003, 0.0070])。在年轻组中具有显著影响(B=-0.0038, CI=[-0.0076,-0.0010])，但在老年组中没有显著影响。
表3 GAHigh SDHigh类别的条件过程分析结果总结
2、GAHigh SDLow类别
不同年龄组在ATOT对PA的直接影响中没有调节作用(表4)。但是 ，ATOT通过ITT对PA的间接影响显著且被年龄调节(IMM=0.0048,CI=[0.0014,0.0098])。年轻组的差异有统计学意义(B=-0.0051,CI=[- 0.0098,-0.0018])，老年组差异无统计学意义。
表4 GAHigh SDLow类别条件过程分析的总结
3、GALow SDHigh 和 GALow SDLow类别
在这两个类别中，ATOT对规划精度(PA)的直接和间接条件效应均不显著。
结论及讨论
研究结果证明，随着年龄的增长，计划能力和TIP都呈现出了下降的趋势，可以用加工速度理论来解释。
除此之外，两个年龄组的两项TOL-F指标(PA和ITT)之间的相关性均显著，说明PA值越高，预计划阶段持续时间越长。这表明测试表现出的内在一致性与年龄无关。
问题的结构性质影响了两个年龄组计划与TIP之间的关系。在年轻组中，TIP仅预测以GAHigh为特征的类别的计划，而不预测SD水平(SDHigh或SDLow)，这种效应可以用GAHigh问题的心理过程的性质来解释。
TIP只对年轻人的计划有显著影响。可能是因为TOL-F涉及认知过程的本质，即工作记忆容量(反映在SD中)和认知灵活性(反映在GA中)。随着年龄的增长，这两项功能都有所下降，因而对老年人没有显著影响。
条件过程分析的结果发现，TIP通过两种方式影响计划：直接(调整计划执行的认知加工)和间接(通过使更有效地使用ITT中反映的预计划策略，见图1)。
根据年龄组的不同，预计划可以调节TIP和计划之间的关系(表3、4)。在年轻人中，更高的时间分辨率促进了在相对较长的预计划阶段进行更有效的计划(表1)。其中，心理操作被分成更小的部分，以便更有效地进行信息加工(表2，图3)。因此，在年轻人中，较长的ITT能够在预先计划阶段构建更有效的计划。相比之下，老年人ITT持续时间的减少(表1)导致了预先计划的有效性降低。这可能表明，这种不完整的预先计划对于老年人来说不是一种有效的策略。这种ATOT通过ITT对PA的间接影响存在于以GAHigh为特征的类别中，与SD水平无关。
此外，ATOT对PA的直接影响仅在以GAHigh、SDHigh为特征的任务中观察到(表3)。在这些任务中，由于SD水平高，对工作记忆的要求也更高。
本研究探究计划、计划与TIP的关系以及两种结构属性(SD和GA)对计划认知过程的影响并得出了新的结论，可能有助于增加对随年龄增长计划能力逐步衰退这一复杂现象的进一步认识。
