超普通心理学/记忆/短期记忆

短期记忆是位于感官记忆的事件和较持久的长期记忆间的中介记忆历程。短期记忆因为可以作为在任何时间点临时回忆时处理信息的提取点,因此被称为“大脑的便利贴”。个体感官接受外界刺激后,产生感官记忆,而只有被特别注意、经辨识的感官记忆会被储存,以将较重要的讯息暂时储存进短期记忆。短期记忆可以立即被接触取得,故又称为“立即记忆”。另外,短期记忆是可意识的,被认为是意识内涵的来源。这种记忆假如没被维持在意识层面,大约可以保存二、三十秒至一分钟不等,但若能持续受到意识层面的关注,则此记忆可一直维系下去,这也是为什么它也被称为“工作记忆”。

短期记忆可使我们维持、更新当下情境的表征,并提供环境背景,让理解事物和解释新知觉更容易。例如,为了理解一个句子,人在阅读句子后半部分时还是能牢记句子的开头,这就是短期记忆执行的任务。其他常见的短期记忆实例还有像是暂时保留一条信息以完成一项完整任务(如在多项加减乘除中记住中间计算结果的数字,或是记住一个有说服力的论点,直到完成与另一个人的辩论)以及同声翻译(口译员必须用原语言直接存储信息成短期记忆,并同时口头翻译成另一种语言)。

工作记忆通常与短期记忆同义使用,但一些理论家认为这两种记忆形式是不同的。他们认为工作记忆包含对存储的信息进行操作的概念,而短期记忆仅指信息的短期存储。

在理查德·阿特金斯(Richard Atkinson)和理查德·谢弗林(Richard Shiffrin)1968年所提出的记忆三阶段模型中,工作记忆是短期记忆的另一个称呼,后来的一些研究慢慢发现,工作记忆在人类高层次的认知作业中,如阅读、理解和推理,扮演著重要的关键角色。此外,工作记忆是认知心理学,神经心理学和神经科学的核心理论概念。

肌肉运动知觉或环境信息的输入会先入短期感觉储存的阶段,这个阶段位于记忆系统的最外围,能够储存受到外在刺激后的结果,但存在的速度极短,大约只有1/4秒,新的讯息流入后就会取代旧的讯息,不过也有部分讯息能够被保留,以进行下一步的处理。

短期记忆的构成 编辑

  • 馀音记忆:由听觉器官所收录的讯息记忆。
  • 影像记忆:由视觉器官所收录的讯息,大约只能持续0.25秒的记忆。
  • 摄影记忆:能将所看见的一切事物,完全正确地记忆下来。又称为全现心象。
  • 运作记忆:个体接收外界讯息之后,在心理对这些讯息进行运作思考的现象。
  • 记忆容量:心理学家米勒研究指出,一般人对于新接触的事物,每一次大约只能记得五到九件,也就是7±2,这种记忆容量称为记忆广度,也就是短期记忆平均可以记住七件事。

生理机制 编辑

执行短期记忆的人体部分是大脑前额叶皮层,此组织在短期记忆的形成机制中发挥最关键的作用,其既可以作为短期记忆的临时储存点,也可以在大脑组织其他部分进行推理时从大脑的其他地方调出已知信息。

另外,在大脑中央负责控制的两个神经回路,一个是用于可视化数据部分(激活区域附近的视觉皮层中的大脑,并作为视觉记忆提取点),一个则用于语言(在大脑“语音回路”中,大脑使用一个称为布洛卡区的皮质区产生一种“内心的声音”以重复单字的声音最后记住单字,成为听觉记忆提取点),这两个提取点都是由大脑前额叶皮层暂时保存信息数据,直到下一个信息记忆取代为止。

虽然大脑前额叶皮层是短期记忆形成得关键组织,但是其也需要跟大脑皮质的其他部分合作,以获得能从大脑其他地方调出信息记忆的时间,这些机制其实早在西元1935年就从灵长类动物大脑前额叶皮层损伤导致短期记忆缺陷的实验中就大部分被分析清楚了。

记忆组块化(chunking) 编辑

记忆组块化(Chunking,又译:分块记忆)指将讯息依个人经验进行有意义的组织,使毫无关联的事物连结在一块,有助于事物进入短期记忆并维持更久。 记忆块是“一组有意义的讯息单位”,若能找到适当方法将讯息组织为记忆块,将可在无法拓宽记忆广度的情况下增加记忆量。


以下举出几个记忆组块的例子:

  • “lanoitanretni”乍看之下是13个记忆块,远超出短期记忆所能储存的量,但如果按音节分为la-no-it-an-ret-ni,则只剩6个记忆块,这是因为音节原先就已储存在长期记忆中,对我们有意义。若进一步发现此单字只是international的倒写,则记忆块只剩1个。
  • “16241911189516421949”乍看是20个记忆块,不可能记得。但若我们将之分割为台湾历史的几个重要年代,则记忆块只剩5个,只要看过一次,将能轻易地按正确顺序回想全部数字。
  • 平常就会用到的将电话号码分成3或4位数一组的字符,将比一长串电话号码更容易记忆。

Herbert Simon 的实验表明,无论是否有意义,字母和数字分块的理想大小是三个一组,但有意义的组可以更长(如在较长的数字列表中通常是看到组成日期的四个数字),通过分块,每块通常只代表可以储存在短期记忆之记忆范围中5~9个项目的其中一个,这样就能达到扩充可保存项目总数的目的。

讯息容量 编辑

短期记忆最突出的特点就是其讯息容量的有限性相对固定性。Miller发现短期记忆的容量为7±2个chunk[1]。其后,人们在这个方面做了大量的实验,使用了原点、硬币、无意义的音节、数字、单词、字母以及动作等实验材料,均得到一致的结果,故现在这个看法已经得到人们的公认。

有研究指出讯息的类型及特征也会影响可以保留在短期记忆中的项目数量。例如,如果多个讯息都是较短或常用的单字,或者多个讯息在声音、音韵上相似,又或者多个讯息来自同一个科目分类中而不是来自不同类别,则一般人通常可以增加记忆范围的项目数量。此研究更进一步观察到如果单词或数字被清晰地表达而且不是用回声记忆来储存的话,则短期记忆的容量和持续时间也会增加。因为短期记忆的容量比较小,所以相对于需要庞大能量才能产生的长期记忆,短期记忆在演化生存中更能发挥优势,因为相对于记住许多繁琐复杂的细节,只记住一些重要的事情(如危险的事物),较不会因多馀外部细节使之在危急关头无法尽快做出决定。

衰减与持久化 编辑

短期感觉储存的部分讯息,经选择性注意力机制选择后,则会进入短期记忆的阶段,但容量有十分有限,大约在7个组件附近,存在的时间不长,如果没有持续投注注意力于一个讯息上,一般在10~15秒后就会大量衰减,大约30秒后记忆即会消失。但有些讯息却能保留长达一分钟,这应是取决于讯息具体的内容。

然而,短期记忆和感官记忆不同的是,短期记忆可以通过重复复诵以及如大声读取讯息或心理模拟(Mental Simulation)等练习来加强它。若是短期记忆进入大脑经过重复演练后,部分的讯息能够成为长期记忆,被长期保留在大脑皮质中。一旦进入了长期记忆,其容量无限,持续的时间也无限。“遗忘”并不是指记忆从脑中消失,而只是无法在短时间内从长期记忆找到当前所需的讯息。

短期记忆经过覆诵可以延长记忆时间,或帮助其进入长期记忆。举例三种覆诵方式:

  • 维持性的覆诵:只是单纯地不断重复朗诵记忆内容。
  • 精致型的覆诵:先将讯息附加意义并整合,再覆诵。此品质、记忆量都较维持性的覆诵佳,例如考前看上课做的笔记就是属于精致型覆诵。
  • 监控的记忆系统:是了解和控制自身的记忆能力,能够指挥记忆的顺序,决定记忆的多寡。例如:期中考前我们会依各科的投资报酬率决定要先读哪科、来不及读的时候就只记会考的部分。

环境刺激会启动脑部某些区域的神经元,使神经元形成图样,此过程会耗尽它们储存的神经传导物质。当神经传导物质耗尽后神经元形成的图样不再变动,即成为记忆的痕迹。然而,生物记忆的容量是有限的(7正负2),以下有两种方式可以将之延长:维持性复诵精致性复诵(需要LTS先转为STS来使用),前者如不断背诵电话号码;后者如习得异化一个概念后,用自己的话重新描述一次它的内涵,像广告中将电话号码和谐音结合,使人们记住宣传语,会变得较容易记得该电话号码。

竞争与取代 编辑

当多个讯息(例如数字、单字、图片等)同时被储存在短期记忆中,它们会相互竞争谁将成为被记住的短期记忆,因此,较新的内容会取代较旧的内容,除非较旧内容有通过练习或引导注意力而被主动保护不被取代,否则都是旧的去、新的来,因为一般情况下外界的干扰必会导致短期记忆的保留被干涉,因此在人类的演化之中,人性常常会倾向尽快完成短期记忆中的讯息任务。

至于被取代的短期记忆,其实涉及到另一个不同的长期记忆取代过程:当忘记短期记忆中的某些东西时,意味著神经冲动不再通过特定的神经网络进行传播,所以通常除非在短短几秒钟之内想办法重新刺激活化冲动,要不然短期记忆的神经冲动将会完全停止而永久的被遗忘。

短期记忆的干扰 编辑

对于短期记忆的干扰依照干扰理论(interference theory)有两种干扰的方式:

  • 前向干扰(proactive interference):指先前学习到的资料对后来学习资料的记忆产生干扰的倾向。
  • 后向干扰(retroactive interference):指后来的学习对先前学习资料产生干扰的倾向。

短期记忆的编码 编辑

短期记忆的编码方式通常主要依赖声音记忆编码,保留复述,浅层记忆方式,焦点在事物的大略形态而非其意义或与其它事物的关联。随著研究的深入,人们发现短期记忆的编码方式还有多种不同观点,是随著情境不同而不断改变的一种策略。

听觉编码 编辑

短期记忆在输入资讯时,人们会习惯以声音的形式处理。举例而言,在记忆Fat或Take时,常会回忆错误记成Sat和Cake。(因F和S;T和C的读音相近),这便是以声音输入资讯的证据。 Conrad的实验发现短期记忆错误的产生是以听觉特征而不是以视觉特征作为基础的。他要求受试者记忆数个由6个字母所组成的字母列,而字母列中的字母包含B、C、F、M、N、P、S、T,而受试者在记忆错误时,多数是将正确字母的读音以类似之字母取代,例如将F记忆为读音相似之S、或是将B记忆唯独音相似之V、或是将P记忆为读音相似之B。即使是视觉呈现的刺激材料,进入短期记忆时发生了形音转换,其编码仍然具有听觉性质或者是声音性质。

此外,他还研究了先天失聪的学生的混淆情况。结果发现,说话好的耳聋学生有声音混淆错误,而说话不好的耳聋学生则有其他的错误。由此推测,善于说话的耳聋学在短期记忆编码的过程中将视觉符号转换为在功能上与语音代码相似的一种代码。这就说明了,即使在听觉有缺陷的人身上,听觉编码也可能存在著。由于听觉混淆和发音混淆难以区分,而字母、字词的听觉代码与口语代码都是不同形式的言语代码,所以常将听觉的、口语的、言语的代码联合起来称为AVL单元,听觉代码常包含这几个方面的意思。

视觉编码 编辑

短期记忆中存在听觉编码已经是广为人们所接受的结论,但是听觉编码并不是短期记忆唯一的编码形式。视觉编码也是短期记忆的编码方式之一。Posner透过字母的视觉配对和名称配对的实验证实,至少在部分时间里,讯息在短期记忆中是以视觉编码的。

汉语是图形文字,倾向于表意,不同于拼音文字的英语。英语中存在著一套拼写语发音相对应的规则,而汉语形体本身与其发音并无直接的关系。有些实验显示,汉字短期记忆的视觉编码是明显。莫雷以汉字为材料,用讯号检测论的方法对短期记忆的编码方式进行了研究。实验的自变项为字型的复杂程度、字义的使用频率以及噪音的类型。结果显示,形近字的干扰作用较大。这说明汉字总体上来说是以形状编码为主的。

刘爱伦等的研究也显示,视觉呈现方式下对汉字的回忆成绩明显优于听觉呈现方式下的回忆成绩。并且从听觉呈现转换成视觉呈现时,出现了明显的前摄抑制释放。这意味著汉字短期记忆确实存在视觉编码。王乃怡透过对听力正常人和聋人的研究显示,形码在汉字短期记忆的处理历程中对正常人与聋人来说都是很敏感的,且对聋人似乎有更强的作用。郑涌以英语专业和非英语专业的中国大学生为受试者,以英文为实验材料进行的实验。结果发现在听觉呈现转换为视觉呈现时,两组受试者均出现了前摄抑制释放,证明了视觉编码的存在。同时,实验也显示,非专业组受试者总体上偏好于形状编码,而专业组偏好于声音编码[2]

语意代码 编辑

除了听觉编码和视觉编码外,短期记忆还有语意编码。语意编码是一种与意义有关的抽象编码,不带有感官的特性。语意编码曾一度被认为只是长期记忆的本质特征。但随著研究的深入,人们发现短期记忆也有语意编码。

Wickens采用前摄抑制设计,得到了“自前摄抑制释放”的结果,证明短期记忆与长期记忆一样,也有语意编码,使得若前后识记材料有意义联系时(字母与字母),表现出前摄抑制的作用,而在前后识记材料失去意义联系的时候(字母与数字),则出现前摄抑制的释放。

Baddeley的实验中,让受试者比较相似字义的单字串列,例如:big、long、large、wide、bread等,及字义不相似的单字串列,若如同听觉编码实验中,受试者表现出容易遗忘相近字义的字,则理论上受试者在参与语意实验时会较容易忘记语意相似的字,但结果却呈现记忆语意相似字串列的结果只比记忆语意不相似字串列的结果差一点[3],Wickens应用了各种不同范畴刺激进行实验,如分母/数字、分类词、感觉印象词以及阴性/阳性名词,都获得了类似的结果。Shulman采用了Waugh和Norman的探测法,以“同一配对”中的语意混淆错误为依据,也证明了语意编码的存在。

喻柏林采用中文语词材料,在控制受试者的输入编码条件下发现,语意讯息也能和语音讯息一样在短期记忆中得到储存和提取,而且语意编码比语音编码有更好的回忆成绩。莫雷的研究显示,若涉及到有利于语意编码的材料时,受试者短期记忆编码方式会显示出语意编码的特征。王乃怡也发现,无论听力正常的人或者是聋人,在近义和反义字表的反应中,多数都显示出语意的积极作用。还有许多研究为短期记忆的语意编码提供了证据。

上述实验结果均显示,短期记忆中存在语意编码。但是Baddeley等人认为这些结果的出现可能与长期记忆的讯息储存、处理以及提取策略有关,并非一定就表示语意编码在短期记中存在。这种说法也有道理。事实上,长期记忆库中的讯息确实会对短期记忆产生影响。组块就是长期记忆对短期记忆影响的一个极好的例子,但是不能因此而否定短期记忆的组块或语意处理。

综上所述,短期记忆的编码方式不只是听觉编码,还有视觉编码和语意编码。莫雷认为,短期记忆编码可能是随情境而不断改变的一种策略。例如:短期记忆的编码方式在汉字情境中宇在英文字母情境中是不同的。而且对于不同类型的汉字,短期记忆的编码方式也会作出相对应的变动。

编码水准及相关因素 编辑

短期记忆编码方式中,听觉编码和视觉编码是基于刺激的外部特点,属于感知编码水准;语意编码则较为抽象,是对刺激内部意义的解释,有思维活动的介入,属于高级心理活动的编码水准。从处理水准来看,前者较浅,后者较深。喻柏林认为语意编码的记忆成绩优于语音编码可能与受试者处理讯息的深度有关系。 另外,短期记忆编码方式与主体的知识经验密切相关。前面提到短期记忆是随情境的改变而变换编码策略的。主体的知识经验越丰富,相应的编码策略选择就倾向于高水准的编码。从短期记忆与心理发展的关系来看,编码水准与年龄阶段之间关系密切。

短期记忆的储存 编辑

特性 编辑

  • 因容量有限所以记忆也有限,如果没一直复习很容易就忘记。
  • 记忆广度:指一个人对于一次出现的刺激能记住多少的量。
  • 酸浴理论(acid bath theory):酸浴在科学中是指把铁块放入具腐蚀性酸性溶液中分解的过程,受时间和酸度的影响。此理论由 Posner 提出,说明了短期记忆的遗忘是干扰和痕迹消退的交互作用。记忆中项目之间的相似度会产生干扰,时间越久和相似度越大干扰也就越大,而越不相似的项目则可留在酸浴中较长的时间,较不会被遗忘。
  • 意元集组:小意元记忆为5~9个项目,把讯息中的各个小意元结合成为大意元,再以大意元为单位去记忆。
  • 运作记忆:把对事物的讯息与性质做进一步理解以后用复习的方式予以保留,当遇到问题时,提取此知识到短期记忆中来思考与解决。

容量有限理论 编辑

学界中已普遍认可“短期记忆容量有限且固定”此说,但针对该理论的解释却众说纷纭。

Waugh、Norman、Atkinson和Shiffrin认为,短期记忆的讯息储存于通道中,当通道被讯息全部占据后,新输入的讯息就极有可能排挤较先进入通道的讯息。由于讯息不断进入脑中,这种替换情形就会重复发生,而短期储存空间则始终保持著有限性。Miller认为,每个通道只能放进一个组块,组块数必须与通道数吻合,否则多馀的组块进不了短期记忆的有限储存空间,或者新的组块将替换最先进入通道的组块。

Klatzky则将短期记忆比喻为一个工作台,工作台上包括工作空间和储存空间。工作台既可以用来储存各种项目,也可以用于处理相关讯息。由于工作台空间有限,因此这两种空间存在此消彼长的关系。据此观点,短期记忆容量是可变的。

Baddeley的观点也与此雷同,认为短期记忆容量不固定。他透过复诵回路解释短期记忆容量的有限性,同时也认为短期记忆痕迹只能维持两秒钟,如在此期间不及时复诵、帮助记忆的话,讯息在记忆中的痕迹就会迅速消退。因此短期记忆有一个复诵回路专司复诵,而短期记忆的容量实际上反映了在两秒钟之内能够加以复诵的项目数量。按照此观点来说,短期记忆容量没有一个固定的数值,而是取决于该项目复诵所需的时间长短:复诵时间多的项目容量就小,需要复诵时间少的项目容量就大。因此,短期记忆容量会受制于固定时间内发出的音节数。

另外,喻柏林的研究中显示,若以汉字单字词、双字词、四字成语和七字句为实验材料,汉字音节数对短期记忆容量的影响会因字型在视觉上的复杂程度有所差异,实验结论不支持Baddeley的复诵回路说。而后,冯玲等人的实验再次显示,发音长短显著不同的词语在记忆保存数量上无显著的差异,由于汉字词的语言特色与字母不同,因此短期记忆容量上应该考虑到字型及视觉特点。

语音回路 编辑

  • 短期记忆有容量限制,在可复诵时人同时保存于意识中的语音短期记忆是7±2 "chunks"(George Miller, 1957)但有人认为更低,仅有4±2(Cowan, 2001)。若是多音节字会低于七项。
  • 意义可整合的项目可以组成群,一群可被视为一单位。容量高低不全然受制于群组的意义度,因为多音节字容量会降低,读音相同的字也会降低容量。
  • 语音短期记忆涉及语言接受区与产生区两者间的神经震荡活动,它会受articulation suppression。Data from Baddeley (1975).

在Alan Baddeley的工作记忆理论(working memory model)中,存在著一语音回路(phonological loop),这回路有两部分,一是语音仓储,一是复诵机制。若在给予刺激后,要求受试者默念或朗诵某些无关的声音,会干扰到复诵机制而减弱记忆,此称articulation suppression。

视觉空间 编辑

  • Luck and Vogel (1997)发现,短暂的呈现有特定方向的彩色线条列阵会只记得约四群。但是不论一个刺激有几种特征,如果一刺激有四种特征,受试者就会记得16种特征。故同一列阵会绑在一起。
  • Ranganath et al. (2004)发现在短期记忆维持单一物体会兴奋腹侧视觉通路对应的表征区。

短期记忆的讯息提取 编辑

回忆短期记忆中的项目、或者当该项目再度呈现时能够确认为记忆中的项目等,都是短期记忆中“讯息提取”的范畴。由于短期记忆中讯息保存时间短,提取作业相对容易且快速,从而使人们感到提取的过程很简单。但是进一步研究显示情况并非如此。实际上,短期记忆的提取过程相当复杂,其中涉及许多问题,对此也产生了许多假说,可惜的是迄今学界仍未有普遍一致的看法。

假说 编辑

关于短期记忆的记忆提取有两种假说,分别是平行式处理与序列式处理。

记忆扫瞄实验:假使实验者将2453四个数字同时呈现后,要求受试者在短暂时间内记忆。然后实验者问受试者5 (或其他数字) 刚才是否有出现过。此时,实验者搜寻及比对的方式分为平行处理和序列处理。“平行处理”是指将已有的记忆项目同时全部搜寻出来,然后一起与这一新的刺激项目比对;“序列处理”则是依序 一个一个比对。序列处理是现代认知心理学从计算机理论中借用的概念。 (计算机通常是接受一个指令,进行一个运算;这个运算结束后,才能进行下一个运算,如此依序运算下去。)

平行式处理(Parallel processing)在提取时不会因为记忆项目的量变多而增长答题的反应时间;相反的,序列式处理因为会依序比对,所以答题的反应时间会和记忆项目的量呈正相关。当人对某件事的认知历程已达到自动化地步,就会进行平行处理。而短期记忆则以序列处理为主。

序列式处理(Serial processing),分为两种假说:

竭尽式序列扫描(Exhaustive serial processing)
当我们要找一串数字中的某一个数字,虽然已经找到答案,还是会继续检查。原因:我们的记忆系统寻找答案时速度是很快的。如同高速公路上的车,快到无法立刻停下来。
自我中止式序列扫描(Self-terminating serial processing)
当我们要找一串数字中的某一个数字,已经找到答案就不会继续往下去找。

短期记忆是否为长期记忆所必须? 编辑

短期与长期记忆是序列性还是同时平行发展的?Atkinson and Shiffrin (1968) 假设在短期记忆的时间的表现决定以后的记忆好坏,长期与短期记忆是序列关系。 有一短期记忆有问题者(数字广度仅为1),长期记忆却依然正常,可以记得一串的对联列表。似乎支持短期与长期是平行的。 不过随后研究显示此人无法学会新字。短期记忆有不同形式,语音短期记忆对新字学习是需要的,但是已经学会的旧字可以在没有短期记忆下形成联结,但学对联列表可不需要语音短期记忆。所以此人有缺陷的是语音短期记忆,而非其他形式的短期记忆。

生物学基础 编辑

记忆的产生

从生物学解释,当大脑神经细胞受到不断的刺激,神经细胞与突触会发生增生现象且相互作用,也就是说当人接受刺激时,神经会产生神经冲动,经由特定神经路径传送至中枢神经而产生感觉,当加强到达一定程度时,会使细胞之间彼此刺激,进而产生联想传导功能,这个过程也就是记忆的产生。


记忆的储存

原先普遍认为人类会先在海马回中,产生短期记忆,随后短期转为长期记忆,再储存在大脑皮质。但根据2017日本理化学研究所(RIKEN)与美国麻省理工学院皮考尔学习和记忆研究所神经回路遗传研究中心合作,发表在学术杂志《科学》的论文,提供了新的观点:透过小白鼠实验发现,或许海马回和大脑皮质会同时产生两份相同记忆,并不是原先以为记忆储存的时间连续性。至于取拾记忆机制又如何运作,目前尚待研究。
而人脑容量能储存的记忆量,其实超出我们的想像。上千亿个细胞在此区块运作,它的储存功能容量比电脑还大。而不同的神经元细胞则执掌不一样的记忆区域,活泼细胞负责短期;中性细胞负责中期;惰性细胞负责长期记忆,基于各种细胞其特性的不同,扮演角色也不一样。
当想回忆起幼儿时期的种种情境,却通常无法完成提取记忆原因则是人的认知和自我功能成熟后,才会产生记忆作用


产生、储存的实际运作机制

迄今我们也不完全了解记忆如何运作产生、又如何储存。若能彻底理解,可能特殊疾病如失智症、阿兹海黙症兹等的药物,就有能力研发问世。
但要注意的是神经元不能够储存记忆,所以即使人在神经元受损后能完全康复,也不代表记忆能够完全恢复。

相关研究 编辑

记忆广度的研究 编辑

  • 心理学家米勒(Miller)在1956年发表的研究,当一个人接触新的事物时,每次大约只能记得7±2件事,这个记忆容量被称为“记忆广度”(memory span)。
  • 另外,学者考温于2001年提出了“神奇数字四”的概念。此研究表示,若控制了复诵与长期记忆的摄入后,短期记忆的容量缩减为只有四个刺激单位,结果与前述史颇灵的全体报告雷同;并且若视觉刺激难以判断、区隔时,视觉短期记忆容量将降低至约一个单位。短期记忆可维持的时间也很有限,如果个人接收到讯息后没有机会复诵,约20秒后,其中的短期记忆会随时间遗忘;反之,透过一些特定方法如背诵、联想等,可以再将短期记忆转换成长期记忆。但是,后续研究表明,短期记忆不只是像储存仓库一般,记忆被动忘却,这便有了后续关于工作记忆的研究。两者差别在于工作记忆除了储存更多了处理讯息的功能,是调节感官与长期记忆两者之间的中间者,为思考重要机制以及诸多认知功能的基石。

老鼠的电休克实验 编辑

电击常被用在人类和其他动物(包括无脊椎动物)身上作为行为测试的一种厌恶刺激。 厌恶刺激作为一种负强化作用:测量行为的频率增加,以结束或避免厌恶刺激。电击十分适合作为实验中厌恶刺激之来源,因为它很容易量化,而且可以用来被操纵以具有离散或逐渐性的起始和偏移; 在研究中通常使用电击的程度并不会对受试者造成太大的物理伤害。电击的缺点包括它可能是痛苦的并且是“非自然的”刺激(例如通常不会在实验室外经历到)。电击会刺激不受控制的肌肉收缩,并且疼痛程度会随著电击强度的上升而增加。

通常使用的物种:一般以啮齿动物最常用,但如果动物用协调运动来逃避电击,则会由于肌肉骨骼或其他异常导致的运动协调受损将会影响其表现。一般来说要考虑因素包含:

  • 冲击强度:使用的冲击强度水平须足以引起动物的反应,但不足以伤害或产生不必要的痛苦。研究人员必须熟悉其设备的容量以及应用于所研究物种的冲击水平。一些学者建议,每次评估所使用的冲击强度,在冲击传递过程中将手放在电网上不应该感受到“轻微刺痛”来当作一个指标。再来就是以脉冲形式传递的震动提供了“无震动间隔”,允许动物进行有效的逃避尝试。而水会降低皮肤和其他组织的电阻,例如尿液或其他水分来源的存在将增加动物所经历的冲击强度。传递到小面积皮肤的电流被认为比施加到更大区域的相同电流更具厌恶性。站在粗糙表面上的动物可能感觉到比站立在光滑表面上的动物更大的震动强度。当然也跟物种息息相关,遗传背景和其他内在变量可能会影响动物的敏感程度和对休克的反应类型,必须予以考虑。有关如何使用电击(在啮齿动物中)设计和设置实验的其他信息,请参阅本节末尾列出的参考资料。
  • 测试程序
    • 不要求动物进行复杂或熟练的操作以逃避冲击
    • 台湾小鼠对电击有两个主要反应:跳跃和跑步。基因型将影响哪种反应占优势。研究人员在计划动物需要什么类型的逃避反应时,可能需要考虑他们正在使用的典型反应模式
    • 如果动物可以退回到装置内的非带电区域(例如,腔室边缘),则它们可能可以避免震动。当任务太困难而且无法快速学习时,更有可能发生这种情况

总结来说,实验结果证实了汤普森和希金斯的发现。受刺激的老鼠比不被击中的老鼠更不可能选择一个不熟悉的迷宫来走,似乎这种差异必须被解释为增加对于熟悉的路径的偏好。像这样(在测试内外传递)如果增加动物的恐惧,可能会影响结果。这个程度会与恐惧或情绪的程度非常相关;这个也许应该区分恐惧和探索之间的关系由Mowrer(1960)和Halliday(1967)提出的。根据此,动物接近它们适度恐惧的环境特征,虽然他们当然会避免那些引起强烈恐惧的人。这两个概念关于恐惧的影响当然不是矛盾的,而且很容易发现恐惧和目前的实验可以将它们结合在一起。

细菌的研究 编辑

前述研究聚焦在多细胞生物的记忆上,然而科学家对以及单细胞的有机体是否存有记忆充满好奇,加州大学圣地牙哥分校研究指出,细菌细胞膜上的钾离子通道,在受到光刺激后会形成类似“记忆”的功能的变化,并且可以使细菌群体间互相沟通,该团队利用光线诱导枯草芽孢杆菌的细胞膜电位变化,结果发现此一光学“印记”,在经刺激后还会持续数小时的时间,且再一次给予刺激后,细菌反应的情况会有所不同。也就是说,细菌似乎具备储存其过去状态讯息的能力,其膜电位的变化,会引发出基于单一细胞,且可控制的“记忆”行为。

自由回忆实验 编辑

自由回忆实验提供了支持短期记忆存在的有力证据。受试者会接受到一系列刺激,这些刺激可能是字母、音节、或其他东西,接著受试者需要回忆并说出刚刚接受到的刺激有什么,不过不用按照刺激的接受顺序,受试者可以自由回忆。藉著比对原刺激与受试者回忆结果,我们可以得到在刺激的不同位置,可以得到怎么样不同的记忆效果。

举例来说,1962年,Murdock进行了一个自由回忆实验,受试者会依序听到30个日常用词,接著进行回忆。从实验结果可以发现,顺序在中间的单词回忆效果最差,回忆正确率大约落在20%,而在系列最后的几个单词记忆效果又明显优于最前的几个单词,这称做“系列位置效应”。

后来Murdock又做了一个类似的实验,他将受试者分为两组,其中一组接受的单词刺激之间间隔一秒,另一组则是间隔两秒。实验结果显示,在前段与中段的单词,二秒组的回忆结果都比一秒组好,但在后段单词却没有显著差异。

到了1966年,Glanzer和Cunitz也做了一个自由回忆实验。他们也将受试者分做两组,一组在刺激结束后马上回忆,另一组则是先让他们心算30秒再进行回忆。实验结果显示,在前段与中段的单词,两组的回忆成果没有显著差异,且前段单词正确度较高;但在后段单词,延迟回忆组的成绩却明显低于即时回忆组,其正确率与中段单词相近。

如何分析这样的实验结果?我们可以从短期记忆与长期记忆的角度解释。在第一个实验中,后段单词的回忆正确率相对极高,且数目与短期记忆容量相吻合,反映出其为短期记忆;而前段与中段单词则是长期记忆的展现。在第二个实验里面,我们可以发现,增加每个刺激之间的时间间隔(二秒组),有助于长期记忆的形成,却不会对短期记忆造成影响,这解释了为什么二秒组在前、中段优于一秒组,而后段的成绩却相同。而在第三个实验里面,因为延缓了回忆的进行,所以后段单词的短期记忆就被心算排挤掉了,反映在不理想的回忆成绩上,而对于前、中段的长期记忆却不会出现明显影响。

Sternberg的模型 编辑

1966与1969年,Sternberg针对短期记忆的提取设计了实验。他每1.2秒就给受试者一个数字的视觉刺激(识记项目),识记项目的刺激结束后2秒再给一个数字(测试项目),受试者需要判断这个数字是否曾出现在刚才的识记项目中,并要尽量快且正确的做出判断。因为识记项目都在短期记忆内,出错的机会很小,所以这个实验主要以受试者的反应时间做为指标。

Sternberg认为,进行此实验时,受试者需要提取短期记忆中的资讯,也就是将当前的测试项目与短期记忆中的识记项目比对。于是出现两种假设:第一种假设是“平行扫描”模式,受试者将测试项目与所有识记项目同时进行比对,因此识记项目的增加应不影响受试者的比对时间;第二种假设是“系列扫描”模式,受试者将测试项目中的识记项目一个个进行比对,因此识记项目越多,受试者需要的反应时间就越长。而实验结果显示,不管测试项目是否曾出现在识记项目内,当识记项目的数量越多,受试者反应的时间就越长,证实了系列扫描的假设。

然而,针对这个实验结果,仍然有令人疑惑的地方。实验结果中,不管测试项目是否出现在识记项目中,随识记项目增加,其反应时长的变化相同,这显示了短期记忆的提取必定是从头到尾,不会因为发现识记项目与测试项目相同就中途停止。那为什么即使得到匹配的结果,记忆仍会继续提取下去呢?这看起来是一个没有意义的过程。对于这个疑问,Sternberg提出的解释是,比对过程跟决策过程是相独立的,且比较过程的进行要比决策过程快上许多。因此,为了寻求效率,与其每进行一次比对就决策一次,不如一次比对完全部再来进行判断。

另外,也有人对Sternberg的实验结果提出了完全相反的解释。Townsend认为,受试者会将测试项目与所有识记项目一次性进行比对,也就是平行扫描模式。至于为何会出现反应时间增加的结果,他用处理能量有限的观点解释:识记项目少的时候,平均分配给每个识记项目的比较能量多,因此反应进行较快;而当识记项目多,平均的能量减少,因此就需要比较长的反应时间。不过,Townsend的解释仍然缺少直接的证据支持。

参考资料 编辑

  1. Miller, G. A. (1956). The magical number seven, plus or minus two: Some limits on our capacity for processing information. Psychological Review, 63(2), 81–97. https://doi.org/10.1037/h0043158
  2. 刘爱伦、Charles, K. A.(民78)。对汉字短时记忆编码的实验研究。心理科学通讯,4,10-13。
  3. Baddeley, A. (1986). Working memory. Clarendon Press/Oxford University Press.