儿童记忆特异性对泛化能力的依赖随年龄和抽象水平变化

本研究探讨了儿童如何基于情景记忆进行多层级抽象泛化。研究人员通过“家园甜蜜家园”记忆游戏范式，测试了3-8岁儿童在动物-位置关联学习中的记忆精度与泛化能力的关系。研究发现，低层级泛化（如对新动物个体的推断）强烈依赖情景记忆特异性，且这种依赖性随年龄增长而增强；而高层级泛化（如对全新物种的推断）则独立于记忆特异性。该研究揭示了儿童认知发展中记忆与泛化机制的层级分化规律，对理解语义知识形成具有重要意义。

想象一下，在一次潜水旅行中，你在壮观的海藻林中遇到了几只海獭，随后又在珊瑚礁中发现了引人注目的巨蛤。这类被称为情景记忆（episodic memory）的经历不仅构成了我们的个人历史，有时还成为过去事件的真实记录。更重要的是，这些事件的记忆也贡献于我们对世界的语义知识——这些知识通常是从大量经验中提取的统计规律构建而成的。泛化（generalization）正是将这种知识应用于新情境的过程，比如你会预期下次浮潜时在海藻林中遇到海獭，或在珊瑚礁上看到蛤蜊。你甚至可能推测其他海洋哺乳动物（如海豹）也会出现在海藻林附近，而其他软体动物（如牡蛎）也会以珊瑚礁为家。记忆共同支撑着我们保存过去具体实例的能力和在新环境中适应性泛化的能力。

那么，我们的情景记忆如何促进语义知识的初始获取，从而使得我们能够在不同抽象程度上对直接学习经验进行泛化？有些模型提出新信息最初以海马体（hippocampus）依赖的情景记忆形式存储，随后通过重复或要旨提取转化为新皮质（neocortex）的语义记忆。这些模型还提出了一个可能绕过海马体的新皮质通路用于缓慢获取语义记忆。然而，泛化可以快速发生，在接触重复模式后几小时甚至几分钟内即可完成。在这种时间尺度上，快速泛化可能部分依赖于对个体但相关事件的检索。如果是这样，泛化应该依赖于成功的情景记忆检索，这种模式在年轻人中已被观察到。

情景记忆与泛化之间的接口在早期发展背景下特别有趣。语义记忆在生命早期就开始发展：婴儿积累关于环境的知识，并能够将过去经验泛化到新的刺激和情境中。婴儿建立了令人印象深刻的词汇量，并开始将事物分组为类别。在一岁到两岁之间，他们能够在一组新刺激上模仿在一组刺激上执行的短序列。相比之下，情景记忆直到两岁末才显现，并在整个童年期遵循较慢的发展轨迹。情景记忆的两个方面——记忆发生了什么以及在哪里发生，以及对这类事件细节的记忆精度——从幼儿期到中年儿童期都在改善。许多研究表明，儿童对地点与物体或动作之间的关联记忆从4岁到8岁或9岁都在提高。我们对早期发展中的记忆精度了解较少，因为只有少数研究量化了幼儿记忆中真实与检索记忆之间的偏差作为记忆精度。这些研究表明，对特定物体在空间阵列中位置的记忆精度从3岁到7岁都在提高，甚至持续到成年期。总之，年幼儿童在将项目与位置绑定以及以较低精度重建项目-位置关联方面的能力较差。

语义记忆和情景记忆的不均衡发展提出了一个问题：快速泛化与情景记忆之间的关系在生命早期如何展开？具体事件的哪些方面支持幼儿的快速泛化，答案是否取决于年龄？两项研究的结果表明，过去经验的语义结构可能从幼儿期到中年儿童期促进泛化，而不是情景记忆。使用相同的范式，这两项研究测试了泛化和记忆特异性，其中记忆特异性针对学习事件的多个方面进行了评估。参与者被展示许多角色，每个角色去了四个不同但语义相关的地方（如艺术博物馆、艺术工作室）并在每个地方收集了一个语义一致的对象（如画布、画笔）。然后，参与者被要求通过选择属于该角色在编码期间配对对象的同一语义类别的未研究对象来对每个角色进行泛化。随后，评估了对学习事件不同方面的记忆特异性，包括上下文（哪个对象在哪里收集）、对象身份（收集了哪个艺术相关对象）以及对象感知细节（在编码时看到了哪个画布示例）。

这项小规模工作的关键发现是，成年人的泛化准确性取决于他们对给定对象绑定的上下文的记忆，而儿童则不然。可能随着发展，情景记忆能力的加强影响了过去实例的详细记忆支持泛化的程度。相反，儿童依赖于他们对对象概念方面的记忆。也就是说，对对象身份的记忆特异性（如记住看到了画布，而不是素描本）与更好的泛化表现相关。此外，同一类别内对象之间的语义接近度对儿童的泛化很重要，接近度越大，泛化准确性越好。这些发现表明， underlying 一组相关经验的语义结构对幼儿期的泛化很重要。

在之前的研究中，语义类别是单个对象类别，如与单个卡通角色（如姆明）相关的艺术相关对象与乐器。然而，语义知识包含互连的网络和概念层次结构。年轻学习者在婴儿期开始形成基本级别类别，如狗与猫，语言生产的证据出现在约18-24个月。然而，儿童理解狗和猫是称为哺乳动物的更大群体的一部分，不同于其他动物群体如鸟类，可能要到3或4岁才出现。上位 categorization 的发展建立在基本级别类别的基础上，并以对基本级别类别如何形成更广泛概念集的更抽象理解為标志。迄今为止，对于儿童在不同级别的类别成员身份上泛化到新实例的能力以及这种能力在童年期间如何差异，我们知之甚少。此外，我们不知道不同级别的泛化，反映不同水平的抽象，如何与情景记忆系在一起，以及这些联系在童年期间是否变化。

泛化使我们能够从具体经验中提取规则，不仅应用于新示例（低层级泛化），还应用于更广泛的概念原则（高层级泛化）。与之前关注低层级泛化对情景记忆的依赖性的研究不同，我们建模了涉及跨多个抽象水平部署知识的泛化。重要的是，我们研究了这种依赖性在3至8岁之间的变化，这个窗口以情景记忆能力的显著增长为标志。

我们的第一个目标是描述儿童在基于从具体实例中提取的规律性在不同类别成员身份水平上进行泛化的能力中的年龄模式。我们假设随着年龄增长，儿童将表现出改进的泛化表现，与之前关于泛化发展的发现一致。其次，我们询问成功的泛化是否取决于个体实例的记忆特异性，如果是，这种关系是否随年龄和抽象水平而变化。低层级泛化涉及将知识应用于与直接学习经验密切相似的新实例，而高层级泛化涉及对广泛类别结构的抽象。我们预期在低层级，泛化与记忆特异性之间的耦合会随年龄显著增加，与之前的研究一致。然而，高层级泛化是否同样依赖于情景记忆尚不清楚。一种可能性是所有形式的快速泛化都依赖于情景记忆。或者，高层级泛化可能独立于儿童检索事件的精度。

受上位和基本级别分类的 taxonomy 启发，我们使用“家园甜蜜家园”记忆游戏范式评估了多层级泛化。在这个范式中，我们还检查了儿童对个体事件的记忆特异性。儿童观看一系列动物（如佩吉马），每个动物在两个新城镇中找到一个家。我们嵌入了两个嵌套水平的规律性。首先，属于同一上位级别类别的动物物种被分配到同一个城镇，如哺乳动物被放置在一个城镇（如鲁比维尔），鸟类在另一个。其次，同一基本级别类别（如马）的成员被分配到城镇内的四个位置之一（如鲁比维尔的城堡）。每个物种的个体成员在该位置内占据一个独特的位置（如佩吉在城堡的左侧）。然后，我们测试儿童是否能够在多个水平上成功泛化，从特定动物物种（如新马、小马）到更广泛的动物类（如未研究的哺乳动物物种：猪）。然后，我们将泛化表现与儿童对分配给每个个体动物的位置的记忆精度联系起来。

研究发现，跨多个类别水平的泛化从幼儿期到中年儿童期急剧改善。泛化对记忆特异性的依赖性取决于抽象水平和泛化者的年龄。高层级泛化与记忆特异性无关，而低层级泛化依赖于它。低层级泛化与记忆特异性之间的关联随年龄增强。最后，年幼儿童泛化对记忆特异性的较弱依赖性源于他们尽管对具体实例的记忆不可靠但仍能准确泛化的能力，而不是相反。

主要技术方法包括：通过“家园甜蜜家园”记忆游戏范式进行动物-位置关联学习，使用24个学习试验块，测试包括新动物、新地点、幼动物和新物种泛化任务，并通过动物位置回忆任务评估记忆特异性（位移误差和区域准确性）。参与者为121名3-8岁儿童，使用混合效应模型分析数据，并控制语言智力（PPVT-5分数）和典型性影响。

年龄相关泛化准确性的改善

首先，我们测试了泛化准确性是否与儿童的年龄（以月计）、语言智力（标准化PPVT分数）和典型性相关。我们进行了一系列广义混合效应模型，每个泛化任务一个。对于新动物、新地点和幼动物任务，模型指定为：glmer(泛化准确性 ~ 年龄 * 典型性 + 语言智力 + (1 | 参与者))。

新动物、新地点和幼动物任务出现了相似的模式：年龄和语言智力，但不是典型性，与泛化准确性显著相关。对于新动物泛化，准确性与年龄正相关，β=0.0085, SE=0.0012, t(183.4)=7.11, p<0.001, 95% CI[0.006, 0.011]，和语言智力，β=0.004, SE=0.0019, t(118.2)=2.03, p=0.044, 95% CI[0.0001, 0.007]。典型性，无论是作为主效应，β=-0.008, SE=0.08, t(119.0)=-0.10, p=0.922, 95% CI[-0.173, 0.157]，还是与年龄的交互，β=0.0005, SE=0.001, t(119.0)=0.41, p=0.683, 95% CI[-0.002, 0.003]，对泛化准确性没有显著影响。对于新地点泛化，准确性再次与年龄正相关，β=0.0085, SE=0.0012, t(195.1)=7.27, p<0.001, 95% CI[0.006, 0.011]，和语言智力，β=0.004, SE=0.0018, t(118.0)=2.50, p=0.014, 95% CI[0.001, 0.008]。典型性，β=-0.0645, SE=0.09, t(119.0)=-0.72, p=0.472, 95% CI[-0.239, 0.111]，或其与年龄的交互，β=0.001, SE=0.001, t(119.0)=1.13, p=0.263, 95% CI[-0.001, 0.004]，对表现没有显著影响。在幼动物任务中，泛化准确性与年龄显著相关，β=0.01, SE=0.001, t(180.6)=8.90, p<0.001, 95% CI[0.008, 0.012]，并与语言智力有显著关联的趋势，β=0.003, SE=0.002, t(180.0)=1.90, p=0.060, 95% CI[-0.0001, 0.007]。再次，典型性没有显著影响，无论是作为主效应，β=0.05, SE=0.08, t(190.0)=0.71, p=0.479, 95% CI[-0.095, 0.204]，还是与年龄的交互，β=0.00008, SE=0.001, t(190.0)=0.08, p=0.939, 95% CI[-0.002, 0.002]。这些结果表明，年龄 beyond 语言智力，驱动了泛化准确性的改善。

对于新物种任务，我们包括物种类别知识作为额外的固定效应，因为此任务需要泛化到同一类内的物种（即哺乳动物或鸟类）。模型指定为：glmer(泛化准确性 ~ 年龄 * 典型性 + 语言智力 + 物种类别知识 + (1 | 参与者))。语言智力没有显著效应，β=0.002, SE=0.002, p=0.178, 95% CI[-0.001, 0.006]，物种类别知识也没有，β=-0.02, SE=0.12, t(117.0)=-0.17, p=0.868, 95% CI[-0.25, 0.21]。与较低层级的泛化不同，新物种泛化的模型是：glmer(泛化准确性 ~ 年龄 * 典型性 + 语言智力 + (1 | 参与者))。年龄再次出现为显著预测因子，β=0.008, SE=0.001, t(191.97)=5.95, p<0.001, 95% CI[0.005, 0.010]，与典型性交互，β=-0.004, SE=0.001, t(191.0)=-2.82, p=0.006, 95% CI[-0.006, -0.001]。这种交互表明，新物种泛化的年龄相关改善对典型物种显著大于非典型物种。

总之，这些结果表明，随着年龄增长，儿童在形成对学习关联的每个元素的新泛化方面更好，包括动物和地点。他们还能更好地将知识应用于对给定物种内不太感知相似的成员甚至更广泛地对物种类内先前未研究的物种的新推断。新物种泛化准确性与年龄正相关，但仅适用于典型物种。儿童在泛化到作为其物种类典型成员的新物种方面表现出年龄相关的改善。这种年龄相关的改善对非典型物种不太明显。

年龄相关泛化错误模式

接下来，我们检查了儿童的泛化失败或错误。在新动物、新地点和幼动物任务中，有两种类型的诱惑：跨城镇诱惑和同城镇诱惑。跨城镇错误反映了未能检测到物种类别与城镇之间的关联。同城镇错误表明，尽管儿童可能正确地将物种类别与其城镇链接，但未能检测到特定物种与其在该城镇内位置之间的重复关联。我们测试了这两种错误类型的比例是否随年龄变化。对于每个任务，我们进行了线性回归，以选择诱惑的比例作为因变量，年龄（月）和错误类型（同城镇与跨城镇）作为预测因子。

在所有三个任务中，儿童随着年龄增长总体错误减少（新动物：β=-0.07, SE=0.009, t(238)=-7.79, p<0.001, 95% CI[-0.083, -0.050]；新地点：β=-0.08, SE=0.008, t(238)=-10.56, p<0.001, 95% CI[-0.101, -0.068]；幼动物：β=-0.097, SE=0.008, t(238)=-8.45, p<0.001, 95% CI[-0.082, -0.050]）。他们也更可能犯同城镇错误 than 跨城镇错误（新动物：β=-0.02, SE=0.01, t(238)=-1.98, p=0.049, 95% CI[-0.048, -0.0001]；新地点：β=-0.04, SE=0.01, t(238)=-3.46, p<0.001, 95% CI[-0.065, -0.017]；幼动物：β=-0.03, SE=0.01, t(238)=2.87, p=0.004, 95% CI[0.01, 0.05]）。任何任务中年龄和错误类型之间没有显著交互（新动物：β=0.002, SE=0.01, t(238)=0.14, p=0.885, 95% CI[-0.022, 0.026]；新地点：β=0.02, SE=0.01, t(238)=1.77, p=0.077, 95% CI[-0.002, 0.045]；幼动物：β=-0.02, SE=0.01, t(238)=-1.91, p=0.057, 95% CI[-0.04, 0.0007]）。这些结果表明，当儿童犯泛化错误时，他们的错误通常反映了完整的高层级规律性知识 of 物种类别-城镇关联。

年龄相关记忆特异性的改善

为了检查记忆特异性的年龄相关差异，我们进行了两个线性回归模型，一个用于每个记忆特异性指数：位移误差和区域准确性。请注意，这两个测量彼此强烈相关，β=-1.17, SE=0.01, t(116)=-84.09, p<0.001, 95% CI[-1.20, -1.15]。年龄和语言智力作为预测因子输入两个模型。如预期，年龄与位移误差负相关，β=-0.007, SE=0.001, t(115)=-9.69, p<0.001, Cohen's f²=1.07, 95% CI[-0.008, -0.005]。年长儿童在回忆动物的确切位置时表现出更大的记忆精度。区域准确性与年龄正相关，β=0.008, SE=0.001, t(118)=9.98, p<0.001, Cohen's f²=1.07, 95% CI[0.006, 0.009]，表明年长儿童更可能将动物放置在正确的地点和城镇。

泛化对记忆特异性的依赖性

本研究的一个核心问题是泛化是否依赖于记忆特异性，以及这种依赖性在幼儿到中年儿童期间是否随年龄变化。为了解决这个问题，我们使用每个泛化任务的试验级别数据进行了一系列广义混合效应模型。在每个模型中，我们包括一个年龄 x 位移误差交互项，以及语言智力作为固定效应，并允许位移误差的斜率随参与者变化。请注意，当使用区域准确性代替位移误差作为记忆特异性指数时，结果保持一致。

对于新动物任务，泛化准确性与年龄相关，β=1.26, SE=0.21, z=5.87, p<0.001, 95% CI[0.84, 1.68]，位移误差，β=-1.38, SE=0.21, z=-6.59, p<0.001, 95% CI[-1.79, -0.97]，语言智力，β=0.30, SE=0.15, z=2.06, p=0.039, 95% CI[0.01, 0.59]，以及年龄 x 位移误差交互，β=-0.63, SE=0.16, z=-3.97, p<0.001, 95% CI[-0.94, -0.32]。这些结果表明，儿童泛化新动物个体会去其同种动物的地方的能力取决于他们对学习动物-位置对的记忆精度。此外，这种依赖性随年龄变化：年长儿童比年幼儿童更可能在记忆精度高时准确应用学习关联。为了进一步探究这种交互，我们检查了泛化-特异性依赖性是否在学龄前儿童（年轻亚组，3-5岁）中可检测到，尽管年龄相关依赖性较弱，但记忆精度与泛化准确性显著相关，β=-1.10, SE=0.16, z=-7.05, p<0.001, 95% CI[-1.41, -0.80]。

我们在新地点任务中观察到类似结果。泛化准确性与年龄相关，β=1.13, SE=0.19, z=5.81, p<0.001, 95% CI[0.75, 1.51]，和位移误差，β=-1.76, SE=0.20, z=-8.87, p<0.001, 95% CI[-2.15, -1.37]。语言智力没有显著效应，β=0.26, SE=0.14, z=1.90, p=0.058, 95% CI[-0.01, 0.52]。再次，有年龄 x 位移误差交互，β=-0.86, SE=0.16, z=-5.49, p<0.001, 95% CI[-1.16, -0.55]。与新动物任务一样，儿童泛化研究动物会去类似地方的能力受他们对动物放置的记忆精度影响。这种依赖性随年龄增加。尽管如此，在年幼儿童（3-5岁）中，这种依赖性也显著，β=-1.26, SE=0.16, z=-7.71, p<0.001, 95% CI[-1.58, -0.94]。

在幼动物任务中，我们发现了相同的模式。泛化准确性与年龄相关，β=1.64, SE=0.20, z=7.51, p<0.001, 95% CI[1.21, 2.06]，和位移误差，β=-1.45, SE=0.20, z=-7.11, p<0.001, 95% CI[-1.85, -1.05]，但与语言智力无关，β=0.23, SE=0.13, z=1.79, p=0.074, 95% CI[-0.02, 0.48]。再次有年龄 x 位移误差交互，β=-0.76, SE=0.16, z=-4.70, p<0.001, 95% CI[-1.07, -0.44]。这些发现表明，儿童泛化后代会去其同种成年成员的地方的能力取决于儿童对那些成年动物位置的记忆精度。这种依赖性随年龄加强。再次，在学龄前儿童中发现了依赖性，β=-1.05, SE=0.17, z=-6.03, p<0.001, 95% CI[-1.39, -0.71]。

对于新物种任务，我们包括物种类别知识作为额外的固定效应， given 其与此任务所需的抽象的相关性。在此模型中，位移误差计算为对应于给定测试试验的所有同类物种（如哺乳动物：马、猪、牛、猫）的平均误差。模型指定为：glmer(泛化准确性 ~ 年龄 * 位移误差 + 语言智力 + 物种类别知识 + (1 + 位移误差 | 参与者))。记忆精度对泛化准确性没有显著影响，β=-0.05, SE=0.16, z=-0.29, p=0.772, 95% CI[-0.35, 0.26]。只有年龄作为显著预测因子出现，β=0.59, SE=0.14, z=4.33, p<0.001, 95% CI[0.33, 0.86]。为了评估记忆精度与新物种泛化准确性无关的零假设的证据，我们使用贝叶斯信息准则（BIC）近似计算了贝叶斯因子（BF₀₁）。我们将包括记忆精度的完整模型与没有它的简化模型进行比较。简化模型指定为：glmer(泛化准确性 ~ 年龄 + 语言智力 + 物种类别知识 + (1 | 参与者))。得到的贝叶斯因子为 BF₀₁=8.99×10¹²，为简化模型提供了强有力的证据。这一结果表明，泛化到同一更广泛物种类成员的全新物种与对具体事件的记忆精度无关。

解包泛化-特异性依赖性

泛化对记忆特异性的依赖性随年龄增加。具体来说，我们询问为什么这种关联在年幼儿童中较弱 compared 学龄儿童。我们检查了两种类型的泛化和记忆特异性不匹配：（1）尽管记忆特异性不可靠，但成功泛化，和（2）尽管记忆特异性可靠，但泛化失败。在第一种情况下，儿童在动物-位置关联记忆不完全可靠时准确泛化。例如，一个孩子可能正确推断新马会去城堡，即使他们不记得三匹学习的马最初被放置在那里。在第二种情况下，儿童泛化失败，尽管他们对原始动物-位置关联的记忆准确。也就是说，一个孩子可能记得所有三匹学习的马去了城堡，但未能将该模式应用于新马、小马或新城堡。

我们将可靠的区域特异性定义为在给定物种的三个动物上实现完美位置得分（9分）（即每个动物区域得分3），不可靠特异性定义为总和小于9。然后，我们计算了每个儿童落入每个不匹配类别（尽管记忆不可靠但成功泛化，尽管记忆可靠但泛化失败）的试验比例，分别用于新动物、新地点和幼动物任务。

然后，我们比较了两种不匹配类型之间的试验比例：尽管动物-位置关联记忆不可靠但准确泛化，和尽管动物-位置关联记忆可靠但不准确泛化。我们进行了单独的简单线性模型预测试验比例从不匹配类型、年龄（月）及其交互，用于新动物、新地点和幼动物任务。模型指定为：lm(试验比例 ~ 不匹配类型 * 年龄)。

对于新动物泛化任务，儿童显著更可能显示尽管记忆特异性不完美但准确泛化 than 反向不匹配情况，β=0.10, SE=0.01, t(232)=7.87, p<0.001, 95% CI[0.078, 0.130]。这种差异与年龄交互，β=-0.10, SE=0.01, t(232)=-7.58, p<0.001, 95% CI[-0.128, -0.075]， such that 不匹配差异在较小年龄更明显，到7岁时减弱。新地点任务出现相同模式。有不匹配类型主效应：β=0.09, SE=0.01, t(232)=7.38, p<0.001, 95% CI[0.069, 0.119]。年龄与不匹配类型交互，β=-0.09, SE=0.01, t(232)=-7.07, p<0.001, 95% CI[-0.115, -0.065]。类似地，对于幼动物任务，有不匹配类型主效应：β=0.09, SE=0.01, t(232)=7.33, p<0.001, 95% CI[0.069, 0.120]，与年龄交互，β=-0.08, SE=0.01, t(232)=-6.03, p<0.001, 95% CI[-0.104, -0.053]。

这些发现表明，在年幼儿童中观察到的泛化与记忆特异性之间较弱关联 primarily 由儿童尽管对具体事件记忆不可靠但仍准确泛化的情况驱动。年长儿童（7-8岁）经常显示准确泛化和记忆特异性，这限制了我们在那些年龄检测不匹配的能力 due 一些天花板效应。尽管如此，在3-6岁儿童中的清晰模式显示，准确泛化配对不可靠记忆随年龄减小变得越来越普遍。

超越准确性的泛化对记忆精度的依赖性

儿童在新动物、新地点