跳转到内容

超普通心理学/記憶/短期記憶

维基教科书,自由的教学读本

短期記憶是位於感官記憶的事件和較持久的長期記憶間的中介記憶歷程。短期記憶因為可以作為在任何時間點臨時回憶時處理信息的提取點,因此被稱為「大腦的便利貼」。個體感官接受外界刺激後,產生感官記憶,而只有被特別注意、經辨識的感官記憶會被儲存,以將較重要的訊息暫時儲存進短期記憶。短期記憶可以立即被接觸取得,故又稱為「立即記憶」。另外,短期記憶是可意識的,被認為是意識內涵的來源。這種記憶假如沒被維持在意識層面,大約可以保存二、三十秒至一分鐘不等,但若能持續受到意識層面的關注,則此記憶可一直維繫下去,這也是為甚麼它也被稱為「工作記憶」。

短期記憶可使我們維持、更新當下情境的表徵,並提供環境背景,讓理解事物和解釋新知覺更容易。例如,為了理解一個句子,人在閱讀句子後半部分時還是能牢記句子的開頭,這就是短期記憶執行的任務。其他常見的短期記憶實例還有像是暫時保留一條信息以完成一項完整任務(如在多項加減乘除中記住中間計算結果的數字,或是記住一個有說服力的論點,直到完成與另一個人的辯論)以及同聲翻譯(口譯員必須用原語言直接存儲信息成短期記憶,並同時口頭翻譯成另一種語言)。

工作記憶通常與短期記憶同義使用,但一些理論家認為這兩種記憶形式是不同的。他們認為工作記憶包含對存儲的信息進行操作的概念,而短期記憶僅指信息的短期存儲。

在理查德·阿特金斯(Richard Atkinson)和理查德·谢弗林(Richard Shiffrin)1968年所提出的記憶三階段模型中,工作記憶是短期記憶的另一個稱呼,後來的一些研究慢慢發現,工作記憶在人類高層次的認知作業中,如閱讀、理解和推理,扮演著重要的關鍵角色。此外,工作记憶是認知心理學,神經心理學和神經科學的核心理論概念。

肌肉運動知覺或環境信息的輸入會先入短期感覺儲存的階段,這個階段位於記憶系統的最外圍,能夠儲存受到外在刺激後的結果,但存在的速度極短,大約只有1/4秒,新的訊息流入後就會取代舊的訊息,不過也有部分訊息能夠被保留,以進行下一步的處理。

短期記憶的構成[编辑]

  • 餘音記憶:由聽覺器官所收錄的訊息記憶。
  • 影像記憶:由視覺器官所收錄的訊息,大約只能持續0.25秒的記憶。
  • 攝影記憶:能將所看見的一切事物,完全正確地記憶下來。又稱為全現心象。
  • 運作記憶:個體接收外界訊息之後,在心理對這些訊息進行運作思考的現象。
  • 記憶容量:心理學家米勒研究指出,一般人對於新接觸的事物,每一次大約只能記得五到九件,也就是7±2,這種記憶容量稱為記憶廣度,也就是短期記憶平均可以記住七件事。

生理機制[编辑]

執行短期記憶的人體部分是大腦前額葉皮層,此組織在短期記憶的形成機制中發揮最關鍵的作用,其既可以作為短期記憶的臨時儲存點,也可以在大腦組織其他部分進行推理時從大腦的其他地方調出已知信息。「前額葉皮層」亦可再細分為「背外側前額葉皮層」(dorsolateral prefrontal cortex, DLPFC),此處主要負責維持與操作信息;另外還有「腹內側前額葉皮層」(ventromedial prefrontal cortex, VMPFC),此處則是負責做決策以及情感調節相關的事務,而這些區域共同合作,才使得短期記憶得以運行。

另外,在大腦中央負責控制的兩個神經迴路,一個是用於可視化數據部分(激活區域附近的視覺皮層中的大腦,並作為視覺記憶提取點),一個則用於語言(在大腦「語音迴路」中,大腦使用一個稱為布洛卡區的皮質區產生一種「內心的聲音」以重複單字的聲音最後記住單字,成為聽覺記憶提取點),這兩個提取點都是由大腦前額葉皮層暫時保存信息數據,直到下一個信息記憶取代為止。

雖然大腦前額葉皮層是短期記憶形成得關鍵組織,但是其也需要跟大腦皮質的其他部分合作,以獲得能從大腦其他地方調出信息記憶的時間,這些機制其實早在西元1935年就從靈長類動物大腦前額葉皮層損傷導致短期記憶缺陷的實驗中就大部分被分析清楚了。研究中發現,前額葉皮層受損的動物顯示出明顯的短期記憶缺陷,例如無法記住和操作剛剛接收到的信息。

記憶組塊化(chunking)[编辑]

記憶組塊化(Chunking,又譯:分塊記憶)指將訊息依個人經驗進行有意義的組織,使毫無關聯的事物連結在一塊,有助於事物進入短期記憶並維持更久。 記憶塊是「一組有意義的訊息單位」,若能找到適當方法將訊息組織為記憶塊,將可在無法拓寬記憶廣度的情況下增加記憶量。


以下舉出幾個記憶組塊的例子:

  • 「lanoitanretni」乍看之下是13個記憶塊,遠超出短期記憶所能儲存的量,但如果按音節分為la-no-it-an-ret-ni,則只剩6個記憶塊,這是因為音節原先就已儲存在長期記憶中,對我們有意義。若進一步發現此單字只是international的倒寫,則記憶塊只剩1個。
  • 「16241911189516421949」乍看是20個記憶塊,不可能記得。但若我們將之分割為台灣歷史的幾個重要年代,則記憶塊只剩5個,只要看過一次,將能輕易地按正確順序回想全部數字。
  • 平常就會用到的將電話號碼分成3或4位數一組的字符,將比一長串電話號碼更容易記憶。

Herbert Simon 的實驗表明,無論是否有意義,字母和數字分塊的理想大小是三個一組,但有意義的組可以更長(如在較長的數字列表中通常是看到組成日期的四個數字),通過分塊,每塊通常只代表可以儲存在短期記憶之記憶範圍中5~9個項目的其中一個,這樣就能達到擴充可保存項目總數的目的。

訊息容量[编辑]

短期記憶最突出的特點就是其訊息容量的有限性相對固定性。Miller發現短期記憶的容量為7±2個chunk[1]。其後,人們在這個方面做了大量的實驗,使用了原點、硬幣、無意義的音節、數字、單詞、字母以及動作等實驗材料,均得到一致的結果,故現在這個看法已經得到人們的公認。

有研究指出訊息的類型及特徵也會影響可以保留在短期記憶中的項目數量。例如,如果多個訊息都是較短或常用的單字,或者多個訊息在聲音、音韻上相似,又或者多個訊息來自同一個科目分類中而不是來自不同類別,則一般人通常可以增加記憶範圍的項目數量。此研究更進一步觀察到如果單詞或數字被清晰地表達而且不是用迴聲記憶來儲存的話,則短期記憶的容量和持續時間也會增加。因為短期記憶的容量比較小,所以相對於需要龐大能量才能產生的長期記憶,短期記憶在演化生存中更能發揮優勢,因為相對於記住許多繁瑣複雜的細節,只記住一些重要的事情(如危險的事物),較不會因多餘外部細節使之在危急關頭無法盡快做出決定。

衰減與持久化[编辑]

短期感覺儲存的部分訊息,經選擇性注意力機制選擇後,則會進入短期記憶的階段,但容量有十分有限,大約在7個組件附近,存在的時間不長,如果沒有持續投注注意力於一個訊息上,一般在10~15秒後就會大量衰減,大約30秒後記憶即會消失。但有些訊息卻能保留長達一分鐘,這應是取決於訊息具體的內容。

然而,短期記憶和感官記憶不同的是,短期記憶可以通過重複複誦以及如大聲讀取訊息或心理模擬(Mental Simulation)等練習來加強它。若是短期記憶進入大腦經過重複演練後,部分的訊息能夠成為長期記憶,被長期保留在大腦皮質中。一旦進入了長期記憶,其容量無限,持續的時間也無限。「遺忘」並不是指記憶從腦中消失,而只是無法在短時間內從長期記憶找到當前所需的訊息。

短期記憶經過覆誦可以延長記憶時間,或幫助其進入長期記憶。舉例三種覆誦方式:

  • 維持性的覆誦:只是單純地不斷重複朗誦記憶內容。
  • 精緻型的覆誦:先將訊息附加意義並整合,再覆誦。此品質、記憶量都較維持性的覆誦佳,例如考前看上課做的筆記就是屬於精緻型覆誦。
  • 監控的記憶系統:是了解和控制自身的記憶能力,能夠指揮記憶的順序,決定記憶的多寡。例如:期中考前我們會依各科的投資報酬率決定要先讀哪科、來不及讀的時候就只記會考的部分。

環境刺激會啟動腦部某些區域的神經元,使神經元形成圖樣,此過程會耗盡它們儲存的神經傳導物質。當神經傳導物質耗盡後神經元形成的圖樣不再變動,即成為記憶的痕跡。然而,生物記憶的容量是有限的(7正負2),以下有兩種方式可以將之延長:維持性復誦精緻性復誦(需要LTS先轉為STS來使用),前者如不斷背誦電話號碼;後者如習得異化一個概念後,用自己的話重新描述一次它的內涵,像廣告中將電話號碼和諧音結合,使人們記住宣傳語,會變得較容易記得該電話號碼。

競爭與取代[编辑]

當多個訊息(例如數字、單字、圖片等)同時被儲存在短期記憶中,它們會相互競爭誰將成為被記住的短期記憶,因此,較新的內容會取代較舊的內容,除非較舊內容有通過練習或引導注意力而被主動保護不被取代,否則都是舊的去、新的來,因為一般情況下外界的干擾必會導致短期記憶的保留被干涉,因此在人類的演化之中,人性常常會傾向盡快完成短期記憶中的訊息任務。

至於被取代的短期記憶,其實涉及到另一個不同的長期記憶取代過程:當忘記短期記憶中的某些東西時,意味著神經衝動不再通過特定的神經網絡進行傳播,所以通常除非在短短幾秒鐘之內想辦法重新刺激活化衝動,要不然短期記憶的神經衝動將會完全停止而永久的被遺忘。

短期記憶的干擾[编辑]

對於短期記憶的干擾依照干擾理論(interference theory)有兩種干擾的方式:

  • 前向干擾(proactive interference):指先前學習到的資料對後來學習資料的記憶產生干擾的傾向。
  • 後向干擾(retroactive interference):指後來的學習對先前學習資料產生干擾的傾向。

短期記憶的編碼[编辑]

短期記憶的編碼方式通常主要依賴聲音記憶編碼,保留複述,淺層記憶方式,焦點在事物的大略形態而非其意義或與其它事物的關聯。隨著研究的深入,人們發現短期記憶的編碼方式還有多種不同觀點,是隨著情境不同而不斷改變的一種策略。

聽覺編碼[编辑]

短期記憶在輸入資訊時,人們會習慣以聲音的形式處理。舉例而言,在記憶Fat或Take時,常會回憶錯誤記成Sat和Cake。(因F和S;T和C的讀音相近),這便是以聲音輸入資訊的證據。 Conrad的實驗發現短期記憶錯誤的產生是以聽覺特徵而不是以視覺特徵作為基礎的。他要求受試者記憶數個由6個字母所組成的字母列,而字母列中的字母包含B、C、F、M、N、P、S、T,而受試者在記憶錯誤時,多數是將正確字母的讀音以類似之字母取代,例如將F記憶為讀音相似之S、或是將B記憶唯獨音相似之V、或是將P記憶為讀音相似之B。即使是視覺呈現的刺激材料,進入短期記憶時發生了形音轉換,其編碼仍然具有聽覺性質或者是聲音性質。

此外,他還研究了先天失聰的學生的混淆情況。結果發現,說話好的耳聾學生有聲音混淆錯誤,而說話不好的耳聾學生則有其他的錯誤。由此推測,善於說話的耳聾學在短期記憶編碼的過程中將視覺符號轉換為在功能上與語音代碼相似的一種代碼。這就說明了,即使在聽覺有缺陷的人身上,聽覺編碼也可能存在著。由於聽覺混淆和發音混淆難以區分,而字母、字詞的聽覺代碼與口語代碼都是不同形式的言語代碼,所以常將聽覺的、口語的、言語的代碼聯合起來稱為AVL單元,聽覺代碼常包含這幾個方面的意思。

視覺編碼[编辑]

短期記憶中存在聽覺編碼已經是廣為人們所接受的結論,但是聽覺編碼並不是短期記憶唯一的編碼形式。視覺編碼也是短期記憶的編碼方式之一。Posner透過字母的視覺配對和名稱配對的實驗證實,至少在部分時間裡,訊息在短期記憶中是以視覺編碼的。

漢語是圖形文字,傾向於表意,不同於拼音文字的英語。英語中存在著一套拼寫語發音相對應的規則,而漢語形體本身與其發音並無直接的關係。有些實驗顯示,漢字短期記憶的視覺編碼是明顯。莫雷以漢字為材料,用訊號檢測論的方法對短期記憶的編碼方式進行了研究。實驗的自變項為字型的複雜程度、字義的使用頻率以及噪音的類型。結果顯示,形近字的干擾作用較大。這說明漢字總體上來說是以形狀編碼為主的。

劉愛倫等的研究也顯示,視覺呈現方式下對漢字的回憶成績明顯優於聽覺呈現方式下的回憶成績。並且從聽覺呈現轉換成視覺呈現時,出現了明顯的前攝抑制釋放。這意味著漢字短期記憶確實存在視覺編碼。王乃怡透過對聽力正常人和聾人的研究顯示,形碼在漢字短期記憶的處理歷程中對正常人與聾人來說都是很敏感的,且對聾人似乎有更強的作用。鄭湧以英語專業和非英語專業的中國大學生為受試者,以英文為實驗材料進行的實驗。結果發現在聽覺呈現轉換為視覺呈現時,兩組受試者均出現了前攝抑制釋放,證明了視覺編碼的存在。同時,實驗也顯示,非專業組受試者總體上偏好於形狀編碼,而專業組偏好於聲音編碼[2]

語意代碼[编辑]

除了聽覺編碼和視覺編碼外,短期記憶還有語意編碼。語意編碼是一種與意義有關的抽象編碼,不帶有感官的特性。語意編碼曾一度被認為只是長期記憶的本質特徵。但隨著研究的深入,人們發現短期記憶也有語意編碼。

Wickens採用前攝抑制設計,得到了「自前攝抑制釋放」的結果,證明短期記憶與長期記憶一樣,也有語意編碼,使得若前後識記材料有意義聯繫時(字母與字母),表現出前攝抑制的作用,而在前後識記材料失去意義聯繫的時候(字母與數字),則出現前攝抑制的釋放。

Baddeley的實驗中,讓受試者比較相似字義的單字串列,例如:big、long、large、wide、bread等,及字義不相似的單字串列,若如同聽覺編碼實驗中,受試者表現出容易遺忘相近字義的字,則理論上受試者在參與語意實驗時會較容易忘記語意相似的字,但結果卻呈現記憶語意相似字串列的結果只比記憶語意不相似字串列的結果差一點[3],Wickens應用了各種不同範疇刺激進行實驗,如分母/數字、分類詞、感覺印象詞以及陰性/陽性名詞,都獲得了類似的結果。Shulman採用了Waugh和Norman的探測法,以「同一配對」中的語意混淆錯誤為依據,也證明了語意編碼的存在。

喻柏林採用中文語詞材料,在控制受試者的輸入編碼條件下發現,語意訊息也能和語音訊息一樣在短期記憶中得到儲存和提取,而且語意編碼比語音編碼有更好的回憶成績。莫雷的研究顯示,若涉及到有利於語意編碼的材料時,受試者短期記憶編碼方式會顯示出語意編碼的特徵。王乃怡也發現,無論聽力正常的人或者是聾人,在近義和反義字表的反應中,多數都顯示出語意的積極作用。還有許多研究為短期記憶的語意編碼提供了證據。

上述實驗結果均顯示,短期記憶中存在語意編碼。但是Baddeley等人認為這些結果的出現可能與長期記憶的訊息儲存、處理以及提取策略有關,並非一定就表示語意編碼在短期記中存在。這種說法也有道理。事實上,長期記憶庫中的訊息確實會對短期記憶產生影響。組塊就是長期記憶對短期記憶影響的一個極好的例子,但是不能因此而否定短期記憶的組塊或語意處理。

綜上所述,短期記憶的編碼方式不只是聽覺編碼,還有視覺編碼和語意編碼。莫雷認為,短期記憶編碼可能是隨情境而不斷改變的一種策略。例如:短期記憶的編碼方式在漢字情境中宇在英文字母情境中是不同的。而且對於不同類型的漢字,短期記憶的編碼方式也會作出相對應的變動。

編碼水準及相關因素[编辑]

短期記憶編碼方式中,聽覺編碼和視覺編碼是基於刺激的外部特點,屬於感知編碼水準;語意編碼則較為抽象,是對刺激內部意義的解釋,有思維活動的介入,屬於高級心理活動的編碼水準。從處理水準來看,前者較淺,後者較深。喻柏林認為語意編碼的記憶成績優於語音編碼可能與受試者處理訊息的深度有關係。 另外,短期記憶編碼方式與主體的知識經驗密切相關。前面提到短期記憶是隨情境的改變而變換編碼策略的。主體的知識經驗越豐富,相應的編碼策略選擇就傾向於高水準的編碼。從短期記憶與心理發展的關係來看,編碼水準與年齡階段之間關係密切。

短期記憶的儲存[编辑]

特性[编辑]

  • 因容量有限所以記憶也有限,如果沒一直複習很容易就忘記。
  • 記憶廣度:指一個人對於一次出現的刺激能記住多少的量。
  • 酸浴理論(acid bath theory):酸浴在科學中是指把鐵塊放入具腐蝕性酸性溶液中分解的過程,受時間和酸度的影響。此理論由 Posner 提出,說明了短期記憶的遺忘是干擾和痕跡消退的交互作用。記憶中項目之間的相似度會產生干擾,時間越久和相似度越大干擾也就越大,而越不相似的項目則可留在酸浴中較長的時間,較不會被遺忘。
  • 意元集組:小意元記憶為5~9個項目,把訊息中的各個小意元結合成為大意元,再以大意元為單位去記憶。
  • 運作記憶:把對事物的訊息與性質做進一步理解以後用複習的方式予以保留,當遇到問題時,提取此知識到短期記憶中來思考與解決。

容量有限理論[编辑]

學界中已普遍認可「短期記憶容量有限且固定」此說,但針對該理論的解釋卻眾說紛紜。

Waugh、Norman、Atkinson和Shiffrin認為,短期記憶的訊息儲存於通道中,當通道被訊息全部佔據後,新輸入的訊息就極有可能排擠較先進入通道的訊息。由於訊息不斷進入腦中,這種替換情形就會重複發生,而短期儲存空間則始終保持著有限性。Miller認為,每個通道只能放進一個組塊,組塊數必須與通道數吻合,否則多餘的組塊進不了短期記憶的有限儲存空間,或者新的組塊將替換最先進入通道的組塊。

Klatzky則將短期記憶比喻為一個工作檯,工作檯上包括工作空間和儲存空間。工作檯既可以用來儲存各種項目,也可以用於處理相關訊息。由於工作檯空間有限,因此這兩種空間存在此消彼長的關係。據此觀點,短期記憶容量是可變的。

Baddeley的觀點也與此雷同,認為短期記憶容量不固定。他透過複誦迴路解釋短期記憶容量的有限性,同時也認為短期記憶痕跡只能維持兩秒鐘,如在此期間不及時複誦、幫助記憶的話,訊息在記憶中的痕跡就會迅速消退。因此短期記憶有一個複誦迴路專司複誦,而短期記憶的容量實際上反映了在兩秒鐘之內能夠加以複誦的項目數量。按照此觀點來說,短期記憶容量沒有一個固定的數值,而是取決於該項目複誦所需的時間長短:複誦時間多的項目容量就小,需要複誦時間少的項目容量就大。因此,短期記憶容量會受制於固定時間內發出的音節數。

另外,喻柏林的研究中顯示,若以漢字單字詞、雙字詞、四字成語和七字句為實驗材料,漢字音節數對短期記憶容量的影響會因字型在視覺上的複雜程度有所差異,實驗結論不支持Baddeley的複誦迴路說。而後,馮玲等人的實驗再次顯示,發音長短顯著不同的詞語在記憶保存數量上無顯著的差異,由於漢字詞的語言特色與字母不同,因此短期記憶容量上應該考慮到字型及視覺特點。

語音迴路[编辑]

  • 短期記憶有容量限制,在可複誦時人同時保存於意識中的語音短期記憶是7±2 "chunks"(George Miller, 1957)但有人認為更低,僅有4±2(Cowan, 2001)。若是多音節字會低於七項。
  • 意義可整合的項目可以組成群,一群可被視為一單位。容量高低不全然受制於群組的意義度,因為多音節字容量會降低,讀音相同的字也會降低容量。
  • 語音短期記憶涉及語言接受區與產生區兩者間的神經震盪活動,它會受articulation suppression。Data from Baddeley (1975).

在Alan Baddeley的工作記憶理論(working memory model)中,存在著一語音迴路(phonological loop),這迴路有兩部分,一是語音倉儲,一是複誦機制。若在給予刺激後,要求受試者默唸或朗誦某些無關的聲音,會干擾到複誦機制而減弱記憶,此稱articulation suppression。

視覺空間[编辑]

  • Luck and Vogel (1997)發現,短暫的呈現有特定方向的彩色線條列陣會只記得約四群。但是不論一個刺激有幾種特徵,如果一刺激有四種特徵,受試者就會記得16種特徵。故同一列陣會綁在一起。
  • Ranganath et al. (2004)發現在短期記憶維持單一物體會興奮腹側視覺通路對應的表徵區。

短期記憶的訊息提取[编辑]

回憶短期記憶中的項目、或者當該項目再度呈現時能夠確認為記憶中的項目等,都是短期記憶中「訊息提取」的範疇。由於短期記憶中訊息保存時間短,提取作業相對容易且快速,從而使人們感到提取的過程很簡單。但是進一步研究顯示情況並非如此。實際上,短期記憶的提取過程相當複雜,其中涉及許多問題,對此也產生了許多假說,可惜的是迄今學界仍未有普遍一致的看法。

假說[编辑]

關於短期記憶的記憶提取有兩種假說,分別是平行式處理與序列式處理。

記憶掃瞄實驗:假使實驗者將2453四個數字同時呈現後,要求受試者在短暫時間內記憶。然後實驗者問受試者5 (或其他數字) 剛才是否有出現過。此時,實驗者搜尋及比對的方式分為平行處理和序列處理。「平行處理」是指將已有的記憶項目同時全部搜尋出來,然後一起與這一新的刺激項目比對;「序列處理」則是依序 一個一個比對。序列處理是現代認知心理學從計算機理論中借用的概念。 (計算機通常是接受一個指令,進行一個運算;這個運算結束後,才能進行下一個運算,如此依序運算下去。)

平行式處理(Parallel processing)在提取時不會因為記憶項目的量變多而增長答題的反應時間;相反的,序列式處理因為會依序比對,所以答題的反應時間會和記憶項目的量呈正相關。當人對某件事的認知歷程已達到自動化地步,就會進行平行處理。而短期記憶則以序列處理為主。

序列式處理(Serial processing),分為兩種假說:

竭盡式序列掃描(Exhaustive serial processing)
當我們要找一串數字中的某一個數字,雖然已經找到答案,還是會繼續檢查。原因:我們的記憶系統尋找答案時速度是很快的。如同高速公路上的車,快到無法立刻停下來。
自我中止式序列掃描(Self-terminating serial processing)
當我們要找一串數字中的某一個數字,已經找到答案就不會繼續往下去找。

短期記憶是否為長期記憶所必須?[编辑]

短期與長期記憶是序列性還是同時平行發展的?Atkinson and Shiffrin (1968) 假設在短期記憶的時間的表現決定以後的記憶好壞,長期與短期記憶是序列關係。 有一短期記憶有問題者(數字廣度僅為1),長期記憶卻依然正常,可以記得一串的對聯列表。似乎支持短期與長期是平行的。 不過隨後研究顯示此人無法學會新字。短期記憶有不同形式,語音短期記憶對新字學習是需要的,但是已經學會的舊字可以在沒有短期記憶下形成聯結,但學對聯列表可不需要語音短期記憶。所以此人有缺陷的是語音短期記憶,而非其他形式的短期記憶。

生物學基礎[编辑]

記憶的產生

從生物學解釋,當大腦神經細胞受到不斷的刺激,神經細胞與突觸會發生增生現象且相互作用,也就是說當人接受刺激時,神經會產生神經衝動,經由特定神經路徑傳送至中樞神經而產生感覺,當加強到達一定程度時,會使細胞之間彼此刺激,進而產生聯想傳導功能,這個過程也就是記憶的產生。


記憶的儲存

原先普遍認為人類會先在海馬迴中,產生短期記憶,隨後短期轉為長期記憶,再儲存在大腦皮質。但根據2017日本理化學研究所(RIKEN)與美國麻省理工學院皮考爾學習和記憶研究所神經迴路遺傳研究中心合作,發表在學術雜誌《科學》的論文,提供了新的觀點:透過小白鼠實驗發現,或許海馬迴和大腦皮質會同時產生兩份相同記憶,並不是原先以為記憶儲存的時間連續性。至於取拾記憶機制又如何運作,目前尚待研究。
而人腦容量能儲存的記憶量,其實超出我們的想像。上千億個細胞在此區塊運作,它的儲存功能容量比電腦還大。而不同的神經元細胞則執掌不一樣的記憶區域,活潑細胞負責短期;中性細胞負責中期;惰性細胞負責長期記憶,基於各種細胞其特性的不同,扮演角色也不一樣。
當想回憶起幼兒時期的種種情境,卻通常無法完成提取記憶原因則是人的認知和自我功能成熟後,才會產生記憶作用


產生、儲存的實際運作機制

迄今我們也不完全了解記憶如何運作產生、又如何儲存。若能徹底理解,可能特殊疾病如失智症、阿茲海黙症茲等的藥物,就有能力研發問世。
但要注意的是神經元不能夠儲存記憶,所以即使人在神經元受損後能完全康復,也不代表記憶能夠完全恢復。

相關研究[编辑]

記憶廣度的研究[编辑]

  • 心理學家米勒(Miller)在1956年發表的研究,當一個人接觸新的事物時,每次大約只能記得7±2件事,這個記憶容量被稱為「記憶廣度」(memory span),但這項實驗也造成了部分爭議,比如記憶廣度其實也會受到刺激類型、參與者的注意力與實驗材料呈現方式等因素影響,例如參與者受到的刺激類型太薄弱造成注意力較不集中,就較無法驗證此項實驗結果。
  • 另外,學者考溫於2001年提出了「神奇數字四」的概念。此研究表示,若控制了複誦與長期記憶的攝入後,短期記憶的容量縮減為只有四個刺激單位,結果與前述史頗靈的全體報告雷同;並且若視覺刺激難以判斷、區隔時,視覺短期記憶容量將降低至約一個單位。短期記憶可維持的時間也很有限,如果個人接收到訊息後沒有機會複誦,約20秒後,其中的短期記憶會隨時間遺忘;反之,透過一些特定方法如背誦、聯想等,可以再將短期記憶轉換成長期記憶。但是,後續研究表明,短期記憶不只是像儲存倉庫一般,記憶被動忘卻,這便有了後續關於工作記憶的研究。兩者差別在於工作記憶除了儲存更多了處理訊息的功能,是調節感官與長期記憶兩者之間的中間者,為思考重要機制以及諸多認知功能的基石。

老鼠的電休克實驗[编辑]

電擊常被用在人類和其他動物(包括無脊椎動物)身上作為行為測試的一種厭惡刺激。 厭惡刺激作為一種負強化作用:測量行為的頻率增加,以結束或避免厭惡刺激。電擊十分適合作為實驗中厭惡刺激之來源,因為它很容易量化,而且可以用來被操縱以具有離散或逐漸性的起始和偏移; 在研究中通常使用電擊的程度並不會對受試者造成太大的物理傷害。電擊的缺點包括它可能是痛苦的並且是“非自然的”刺激(例如通常不會在實驗室外經歷到)。電擊會刺激不受控制的肌肉收縮,並且疼痛程度會隨著電擊強度的上升而增加。

通常使用的物種:一般以囓齒動物最常用,但如果動物用協調運動來逃避電擊,則會由於肌肉骨骼或其他異常導致的運動協調受損將會影響其表現。一般來說要考慮因素包含:

  • 衝擊強度:使用的衝擊強度水平須足以引起動物的反應,但不足以傷害或產生不必要的痛苦。研究人員必須熟悉其設備的容量以及應用於所研究物種的衝擊水平。一些學者建議,每次評估所使用的衝擊強度,在衝擊傳遞過程中將手放在電網上不應該感受到“輕微刺痛”來當作一個指標。再來就是以脈衝形式傳遞的震動提供了“無震動間隔”,允許動物進行有效的逃避嘗試。而水會降低皮膚和其他組織的電阻,例如尿液或其他水分來源的存在將增加動物所經歷的衝擊強度。傳遞到小面積皮膚的電流被認為比施加到更大區域的相同電流更具厭惡性。站在粗糙表面上的動物可能感覺到比站立在光滑表面上的動物更大的震動強度。當然也跟物種息息相關,遺傳背景和其他內在變量可能會影響動物的敏感程度和對休克的反應類型,必須予以考慮。有關如何使用電擊(在囓齒動物中)設計和設置實驗的其他信息,請參閱本節末尾列出的參考資料。
  • 測試程序
    • 不要求動物進行複雜或熟練的操作以逃避衝擊
    • 台灣小鼠對電擊有兩個主要反應:跳躍和跑步。基因型將影響哪種反應佔優勢。研究人員在計劃動物需要什麼類型的逃避反應時,可能需要考慮他們正在使用的典型反應模式
    • 如果動物可以退回到裝置內的非帶電區域(例如,腔室邊緣),則牠們可能可以避免震動。當任務太困難而且無法快速學習時,更有可能發生這種情況

總結來說,實驗結果證實了湯普森和希金斯的發現。受刺激的老鼠比不被擊中的老鼠更不可能選擇一個不熟悉的迷宮來走,似乎這種差異必須被解釋為增加對於熟悉的路徑的偏好。像這樣(在測試內外傳遞)如果增加動物的恐懼,可能會影響結果。這個程度會與恐懼或情緒的程度非常相關;這個也許應該區分恐懼和探索之間的關係由Mowrer(1960)和Halliday(1967)提出的。根據此,動物接近牠們適度恐懼的環境特徵,雖然他們當然會避免那些引起強烈恐懼的人。這兩個概念關於恐懼的影響當然不是矛盾的,而且很容易發現恐懼和目前的實驗可以將它們結合在一起。

細菌的研究[编辑]

前述研究聚焦在多細胞生物的記憶上,然而科學家對以及單細胞的有機體是否存有記憶充滿好奇,加州大學聖地牙哥分校研究指出,細菌細胞膜上的鉀離子通道,在受到光刺激後會形成類似「記憶」的功能的變化,並且可以使細菌群體間互相溝通,該團隊利用光線誘導枯草芽孢桿菌的細胞膜電位變化,結果發現此一光學「印記」,在經刺激後還會持續數小時的時間,且再一次給予刺激後,細菌反應的情況會有所不同。也就是說,細菌似乎具備儲存其過去狀態訊息的能力,其膜電位的變化,會引發出基於單一細胞,且可控制的「記憶」行為。

自由回憶實驗[编辑]

自由回憶實驗提供了支持短期記憶存在的有力證據。受試者會接受到一系列刺激,這些刺激可能是字母、音節、或其他東西,接著受試者需要回憶並說出剛剛接受到的刺激有什麼,不過不用按照刺激的接受順序,受試者可以自由回憶。藉著比對原刺激與受試者回憶結果,我們可以得到在刺激的不同位置,可以得到怎麼樣不同的記憶效果。

舉例來說,1962年,Murdock進行了一個自由回憶實驗,受試者會依序聽到30個日常用詞,接著進行回憶。從實驗結果可以發現,順序在中間的單詞回憶效果最差,回憶正確率大約落在20%,而在系列最後的幾個單詞記憶效果又明顯優於最前的幾個單詞,這稱做「系列位置效應」。

後來Murdock又做了一個類似的實驗,他將受試者分為兩組,其中一組接受的單詞刺激之間間隔一秒,另一組則是間隔兩秒。實驗結果顯示,在前段與中段的單詞,二秒組的回憶結果都比一秒組好,但在後段單詞卻沒有顯著差異。

到了1966年,Glanzer和Cunitz也做了一個自由回憶實驗。他們也將受試者分做兩組,一組在刺激結束後馬上回憶,另一組則是先讓他們心算30秒再進行回憶。實驗結果顯示,在前段與中段的單詞,兩組的回憶成果沒有顯著差異,且前段單詞正確度較高;但在後段單詞,延遲回憶組的成績卻明顯低於即時回憶組,其正確率與中段單詞相近。

如何分析這樣的實驗結果?我們可以從短期記憶與長期記憶的角度解釋。在第一個實驗中,後段單詞的回憶正確率相對極高,且數目與短期記憶容量相吻合,反映出其為短期記憶;而前段與中段單詞則是長期記憶的展現。在第二個實驗裡面,我們可以發現,增加每個刺激之間的時間間隔(二秒組),有助於長期記憶的形成,卻不會對短期記憶造成影響,這解釋了為什麼二秒組在前、中段優於一秒組,而後段的成績卻相同。而在第三個實驗裡面,因為延緩了回憶的進行,所以後段單詞的短期記憶就被心算排擠掉了,反映在不理想的回憶成績上,而對於前、中段的長期記憶卻不會出現明顯影響。

Sternberg的模型[编辑]

1966與1969年,Sternberg針對短期記憶的提取設計了實驗。他每1.2秒就給受試者一個數字的視覺刺激(識記項目),識記項目的刺激結束後2秒再給一個數字(測試項目),受試者需要判斷這個數字是否曾出現在剛才的識記項目中,並要盡量快且正確的做出判斷。因為識記項目都在短期記憶內,出錯的機會很小,所以這個實驗主要以受試者的反應時間做為指標。

Sternberg認為,進行此實驗時,受試者需要提取短期記憶中的資訊,也就是將當前的測試項目與短期記憶中的識記項目比對。於是出現兩種假設:第一種假設是「平行掃描」模式,受試者將測試項目與所有識記項目同時進行比對,因此識記項目的增加應不影響受試者的比對時間;第二種假設是「系列掃描」模式,受試者將測試項目中的識記項目一個個進行比對,因此識記項目越多,受試者需要的反應時間就越長。而實驗結果顯示,不管測試項目是否曾出現在識記項目內,當識記項目的數量越多,受試者反應的時間就越長,證實了系列掃描的假設。

然而,針對這個實驗結果,仍然有令人疑惑的地方。實驗結果中,不管測試項目是否出現在識記項目中,隨識記項目增加,其反應時長的變化相同,這顯示了短期記憶的提取必定是從頭到尾,不會因為發現識記項目與測試項目相同就中途停止。那為什麼即使得到匹配的結果,記憶仍會繼續提取下去呢?這看起來是一個沒有意義的過程。對於這個疑問,Sternberg提出的解釋是,比對過程跟決策過程是相獨立的,且比較過程的進行要比決策過程快上許多。因此,為了尋求效率,與其每進行一次比對就決策一次,不如一次比對完全部再來進行判斷。

另外,也有人對Sternberg的實驗結果提出了完全相反的解釋。Townsend認為,受試者會將測試項目與所有識記項目一次性進行比對,也就是平行掃描模式。至於為何會出現反應時間增加的結果,他用處理能量有限的觀點解釋:識記項目少的時候,平均分配給每個識記項目的比較能量多,因此反應進行較快;而當識記項目多,平均的能量減少,因此就需要比較長的反應時間。不過,Townsend的解釋仍然缺少直接的證據支持。

參考資料[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. 劉愛倫、Charles, K. A.(民78)。對漢字短時記憶編碼的實驗研究。心理科學通訊,4,10-13。
  3. Baddeley, A. (1986). Working memory. Clarendon Press/Oxford University Press.