超普通心理学/记忆/工作记忆

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工作记忆是一种较短时间的记忆形式,是从长期记忆中提取出来的,存在一个分离的记忆结构。工作记忆具有加工处理信息和储存信息的双重功能,影响人的许多复杂认知活动。相对于短时记忆的简单存储功能,工作记忆实际上是一种执行系统,对于信息的编码和存储有着计划和监控等诸多作用。在理察·阿特金斯和理察·谢弗林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,扮演着重要的关键角色。

1974年,Baddeley 和 Hitch在模拟短时记忆障碍的实验基础上提出了记忆的三系统概念,用“工作记忆”替代原来的“短期记忆”概念。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,前提是工作记忆允许对存储的信息进行操作,而短期记忆仅指信息的短期存储。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。

组成原理[编辑]

贝得力(Baddeley)在1995提出工作记忆(working memory)的概念,他认为工作记忆包括三种特点:对接受的讯息不断复诵、对接受的讯息转化成视觉心像(心像,意即心理图像,是指内心产生非常类似于经历某些物体、事件或场景的知觉经验。)、将讯息加以思考、推理并判断。简而言之,工作记忆要求对于接收到的讯息,不只短暂停留在脑海中,还对其进一步思考运作。它与短期记忆的差异在于,短期记忆是关于单纯记忆的储存,工作记忆则强调在讯息进入短期记忆以后再加以操作、修改修正。 其详细分类:工作记忆分为执行中枢及其下的三个系统:

  1. 视觉空间模板(visuospatial sketchpad)负责暂存及处理视觉和空间影像的讯息
  2. 语音环(phonological loop)负责暂存及口说或心里复诵语文讯息
  3. 情节缓冲(episodic buffer)在2000年Baddeley将情节缓冲加入工作记忆中,是一个有限容量的系统,负责把视觉、空间、听觉、语音等各式各样工作记忆中和长期记忆的讯息整合在一起,部分进行沟通,像电影情节一样。

在Baddeley的工作记忆模型里,每一个系统都分开不一样的。语音回路很容易被破坏,但是视觉空间模板,不会被语音回路或复诵能力所影响。 执行中枢的最主要功能为调节、统整、处理其子系统的跨感官讯息,大致可分为四项:选择与抑制注意力、分散注意力、转移注意力以及激发触接长期记忆。 工作记忆暂存我们复杂心智功能(分析、推理等)所须运用到的记忆项目。工作记忆暂存的内容包括刚学到的以及已存在记忆系统的项目。例如,我们在学数学时可以将刚学到的新定理与之前就学过的定理同时放入工作记忆区然后推敲新定理的应用。

中央执行系统[编辑]

中央执行系统是工作记忆模型的核心。它是能量有限的系统,负责协调、统整各子系统的讯息以及将它们与长期记忆联系起来,同时也负责操控注意力。举例来说:假设要走路到朋友家,导航指示你一条走法,然而身旁的朋友则说另一条走法。此时两条语音资讯都进入语音回路,然后中央执行系统操控注意力,决定忽略导航,采用朋友的说法。当下你的脑海可能会浮现到朋友家的路线图,而这张图基本上是从长期记忆中取出来的。参考资料:你是怎么分心的?先听听记忆如何多工处理

中央执行系统可以在工作记忆的各子系统中担任协调者,也可以在一些处理中与其余子系统分开,独立发挥作用。它可以像一个指挥机构一样运作,选择策略,还能整合多方面的讯息。基于中央执行系统的这些特点,Alzheimer 症病人常被认为工作记忆的中央执行系统功能存在缺陷。在一项研究中,要求正常的老年受试者、青年受试者与Alzheimer症病人操作两项记忆作业:一项是视觉的追踪作业,另一项是言语记忆作业。并且对每项作业的难度进行调整,使得 Alzheimer 症病人的错误率与控制组一样。当要求受试者同时操作两项作业时,老年组与青年组无显著差异,但 Alzheimer 症病人组表现出明显的缺陷。而且随着病情的发展,病人在单独的追踪与记忆作业上仍保持原状,但同时的双作业操作迅速恶化,这可能是由于病人的中央执行系统的功能损坏得更加严重所致。这样就从另一个层面反映了中央执行系统的协调整合功能。

语音回路[编辑]

语音回路(phonological loop)是可以储存与运算语音讯息的系统。语音回路是记忆广度的基础,其中储存的容量与讯息消退速率和复诵程度有关。另外,语音回路对言语理解、词汇获得和语言学习还具有辅助作用。此系统由两部分组成,分别是“语音储存”与“发音控制历程”。

  1. 语音储存:能以语音方式保存讯息。
  2. 发音控制历程(articulatory control process):透过不断的复诵,来减缓语音讯息记忆的衰退。此机制还可以将书面文字转为语音形式储存。这种转换过程已经在发音抑制对视觉和听觉记忆造成不同影响的实验中得到证明。若讯息是以视觉呈现的,则发音抑制程序可以清除语音相似效应;若讯息是以听觉形式呈现的,则语音相似效应依旧(Baddeley et al. 1982)。 这就证明视觉输入的讯息要依赖内在口语复诵(subvocal rehearsal)才能在语音回路中储存。

语音回路的存在可以由“语音相似效应”、“无关言语效应”与“语词长度效应”来证明。

  1. 语音相似效应(phonological similarity effect):指由 Conrad 在 1964 年的实验发现的混淆现象。该结果发现,受试者在记忆字串时最常犯的错误,通常是“语音转换”上的错误,如 F 和 S,而不是错在字型比较像的字母,如 F 和 E。语音相似效应可以用语音储存中语音特征的衰退来解释,因为语音回路系统是依赖语音进行编码,因此当讯息之间发音相似,则两者之间语音特征差异较少,便容易混淆和遗忘。
  2. 无关言语效应(irrelevant speech effect):是指由于听觉讯息会强制进入语音储存,因此向受试者呈现无关言语讯息时,此讯息会强制进入语音储存,从而干扰讯息储存(Collect al., 1976; Salamé & Baddeley, 1982)。对无关言语效应的进一步研究显示,无关言语效应的大小和语意无关,影响的主要因素是语音。而且另一项研究显示,噪音并不会影响操作,所以无关言语效应也不能简单归因于干扰。这些实验结果显示,无关言语效应的产生可以归因于语音回路结构中的语音储存。
  3. 语词长度效应(word length effect):是指当组成的单词长度增加时,记忆广度下降的一种现象。根据工作记忆模型,一个单词愈长,发音就愈长,复诵也就需占用更长的时间。这样在既定的时间内,复诵次数就会减少,那么回忆时记忆衰退的可能性就会更大(Baddeley et al., 1975; Cowan, 1984)。由此可见,发音控制历程是语音回路系统中重要机制之一。许多实验证明如果抑制复诵(articulatory suppression),那么语词长度效应就会消失(Baddeley et al. 1975; ELis & Homely, 1980; Vallar & Baddeley, 1982)。

Baddeley 认为心理机制和过程是一种内在口语复诵,是一种特殊的发音行为,虽不执行发音动作,但与控制和促发那些发音的抽象导向结构相对应。神经心理学方面的研究也为此提供了证据,Baddeley 和 Wilson(1985)研究了病人 GB 的短期记忆技能。虽然 GB 在 19 岁时因脑伤完全丧失了控制发音肌肉来产生语音的能力(apraxia of speech),但他在视觉、听觉的即时回忆中出现了语词长度效应。根据工作记忆的模型,这种现象表示他仍能进行复诵,所以内在口语复诵与外部发音活动无关。他虽不能发音,但他可以在脑中建构抽象发音。由此可知,内在口语复诵和语言规划(speech planning)有关。Waters(1992)的一项研究证明,外部发音正常而语言规划能力受损的病人没有内在口语复诵。由此可见内在口语复诵和抽象指令与语言肌肉组织有关。在语音回路中,内在口语复诵作为一种策略性的发音控制历程,提高了语音回路的功能,并且透过不断更新语音储存中的表征来维持语音讯息。

虽然语音回路与外部言语活动无关,但是它在语言学习中扮演重要角色。在一项研究中,让一位纯语音记忆缺失的病人学习母语中的配对词(如 house-dog),结果受试者在母语配对学习中表现正常,而在外语这种需要新语音学习的任务中表现出学习困难。后来进一步的研究结果显示,若对正常受试者进行发音抑制,结果不影响正常人母语的配对学习,但影响了他们的外语学习。

视觉空间模板[编辑]

视觉空间模板主要处理视觉空间讯息,且它本身有自己的储存区,就像语音回路一样,讯息可以直接进入视觉空间模板,也可以间接地进入该模板。例如:当人观看一只狗时,讯息就直接进入了工作记忆的视觉空间模板;如果人们从记忆中产生一个狗的表象,那么此时讯息间接地进入了视觉空间模板。视觉空间模板子系统对空间作业的计划和在地理环境中定向具有重要的意义。

此项作业操作的研究结果显示,工作记忆中确实存在这样一个独立的子系统。若要求受试者用言语编码或者用视觉空间编码来辨识、记忆材料,就会发现同时进行的发音或言语活动干扰了其中一个系统,而视觉或空间活动干扰了另一个系统。例如,给实验组传授以空间位置为基础的视象记忆术,结果他们对词表的记忆优于仅仅采用复诵程序的控制组受试者。但是当要求两组受试者均用探棒追踪一个运动的光点时,两组受试者记忆成绩上的差异消失了(Baddelery & Liebernan, 1980),由此证明了工作记忆中视觉空间模板的存在。

视觉空间模板可能包含两个元素,一个是视觉元素,与颜色形状有关;另一个是空间元素,与位置有关。来自神经心理学的证据证明,视编码与空间编码之间出现了分离,双侧枕骨(bilateral occipital)更与编码的视觉方面有关,而空间表征更依赖于外周区域和额叶成分。但是也有相反的证据,例如Jonides 等人(1993) PET 扫描结果显示,所有这些部位都与视觉工作记忆有关,这就对视觉和空间元素的分离提出了质疑。

值得注意的是,研究者们为了证明视解空间模板子系统的独立性而采用的干扰典范(interference paradigm),为后来人们在工作记忆领域的研究提供了一种良好的研究工具。干扰典范是双作业操作的一种发展,主要比较受试者在没有干扰与有不同类型干扰条件下,在主作业操作上的差异。 一般来说,受试者会表现出领域特异性干扰(domain-specific interference)。

当次级作业是言语作业时,它选择性地干扰言语记忆而不干扰空间记忆;当次级作业是空间作业时,它选择性地干扰空间记忆而不影响言语记忆。更为关键的是,由于干扰作业的次级作业是选择性的,那么次级作业就不仅仅是潜在地干扰主作业的编码工作,而且激发了受试者对主作业讯息的自动编码,这就比以前双作业范典更具有说服力(Hale et al., 1996)。Logie、 Zucco 和 Baddeley (1990)正是利用这种特异性干扰效应为工作记忆中的两个独立成分的存在提供了强有力的证据。现在,此研究范典也被用于工作记忆其他方面的研究,如工作记忆中央执行系统资源的分离等。

长期工作记忆概述[编辑]

继Baddeley和Hitch于1974年提出工作记忆模型之后,许多研究者开展了有关工作记忆系统的研究。然而,这些研究中大部分是针对该模型的两个子系统的作用而进行的。直到最近,人们才开始重视对中央执行系统的研究,特别是对讯息处理中长期记忆中讯息提取和储存动态特性的研究。长期以来,工作记忆一直被看成是对认知处理中任何一个环节上的讯息进行的暂时储存。但是Ericsson和Kintch指出,如果用这种定义和相应的机制来解释所有的工作记忆现象,就会出现两个问题:

  1. 目前的各种工作记忆容量的测量方法是否能够用来解释专家,或人们从事非常熟悉的认知活动时所表现出的非常广的工作记忆容量?
  2. 短暂储存的工作记忆是否能够解释非常熟悉的认知活动被中断以后,无须很大的努力就可以迅速恢复的现象?

他们指出,工作记忆是认知处理过程中随讯息的不断变化而形成的一种连续的工作状态,其中除了暂时储存讯息的短期工作记忆(short-term working memory,ST-WM)外,还存在另外一种机制,即基于长期记忆的、操作者可以熟练使用的长期工作记忆(long-term working,LT-WM)。长期工作继中的讯息可以稳定地、较长期地保留,同时又可以透过短期工作记忆中的提取线索,建立一个短暂的提取通路。因此,长期工作记忆中的讯息可以进行快速地、动态地更新,而不是像传统理论那样,假定长期记忆中的讯息都是相对固定的,提取和储存的速度较缓慢。但是长期工作记忆和短期工作记忆是有区别的,他们所提供的持续时间和为了访问储存在长期记忆中的讯息所需的线索均不同。 先前的记忆理论多以短期记忆和长期记忆的差别为基础,可以在特定的领域和活动中使用长期记忆作为短期记忆的有效延伸。在Chase和Ericsson的熟练记忆理论基础上,人们发现,专家和熟练操作者可以克服相似讯息的前摄抑制。根据长期工作记忆的概念,个体依赖特定的控制处理用可提取的形式来编码长期记忆中被注意的讯息,特别是由获得知识和提取线索所组成的提取结构。根据这个概念,可以方便地解释熟练操作者在他们已获得知识和特殊记忆技能的活动中扩充工作记忆的能力。而且,讯息在长期工作记忆中的讯息储存意味着:工作记忆中可访问讯息的多种形式在熟练活动被中断以后仍然保留在长期记忆中,所以若再次激活必要的提取线索,就可以容易的恢复。这种熟练操作者可以获得长期记忆有效储存和提取策略的架设与以往的工作记忆模型相矛盾。

操作广度(operation span)[编辑]

操作广度(缩写:OSpan)为使用最广泛的工作记忆测量方法之一。以语文操作广度作业为例,受试者需判断算式是否正确,再记住运算的结果。由运算正确率及记忆运算结果次数可推出受试者的工作记忆容量。另外,此研究发现工作记忆容量与其他认知任务的表现高度相关,这些认知任务索引诸如抽象推理、注意力定向、一般流体智力、语言理解等更高水平的能力和解决问题,推测是因为这些活动也需要个人同时存储和在心理上处理信息。

工作记忆与创造力之关联[编辑]

林晓昀《工作记忆广度与创造力表现之关联》 过去对工作记忆之研究,认为创造力认知历程与工作记忆应该具有某种相关性。透过探究创造力的认知结构及处理的相关机制,邱发忠(2005)认为创造力是个体认知结构与认知处理的交互历程。认知结构意指创造是在长期记忆知识系统、工作记忆知识系统及后设认知系统等认知结构里运作;而处理则意谓创造的认知处理包含了刺激的登录、激发与抑制、提取、 转换、远距联结等的处理。而认知结构之一的工作记忆是现今很重要的研究议题。Koestler(1964)认为创造力是概念连结的能力—把先前已经存在但毫无关联的“参照架构”(frames of reference)连在一起。基本上创造力只是运用平常的认知历程产生优异产品。研究发现参与者运用传统的认知历程(如类比的转化),将记忆中已具备的知识再生利用,就能产生顿悟。这些处理的历程都可能涉及工作记忆系统里的运作。

佛光大学心理学系硕士林晓昀于2013年4月在创造学刊上发表《工作记忆广度与创造力表现之关联》,实验分成两个部分,第一部分为“工作记忆广度与创造力表现之相关程度”,第二部分为“干扰工作记忆对顿悟性思考表现之影响”。

第一部分的实验“工作记忆广度与创造力表现之相关程度”,目的有二:一为探讨工作记忆作业表现与创造力作业(扩散性思考作业与顿悟性问题作业)有无关联;二为从工作记忆之语音环广度、视觉空间广度与创造力作业之语文、图形表现的相关程度,探讨工作记忆为一般化或特定化系统。由第一部分实验结果观察工作记忆广度作业总分与不同创造力作业总分的相关程度,创造思考测验语文和图形部分与工作记忆广度不同作业皆无相关,而顿悟性问题测验语文和图形部分与工作记忆广度不同作业有达相关,之后将从工作记忆广度与顿悟性问题测验表现的相关来探讨工作记忆为一般化或特定化的假设。顿悟性问题测验的语文或图形表现优劣与工作记忆的语音环或视觉空间广度大小彼此的关联程度没有差异,因此,从本实验一结果显示工作记忆为一般化而非特定化。

第二部分的实验“干扰工作记忆对顿悟性思考表现之影响”,目的为检验工作记忆表现与顿悟问题表现之关联性是否来自于工作记忆的影响,而非其他因素。此外,也再次检验工作记忆为一般化或特定化的假设。由于实验一结果显示新编创造思考测验得分与工作记忆作业表现无关联,因此在实验二就仅检验顿悟性问题测验来进行相关假设考验。第一部分实验是让参与者直接进行工作记忆广度作业与创造力作业,以了解两种作业表现之关联程度;第二部分实验则是让参与者在进行创造力作业时,同时进行工作记忆干扰,以了解干扰工作记忆后,个体进行创造力作业时的表现是否不同于未干扰时的创造力作业表现,并再次检验工作记忆是一般化或特殊化的假设。第一部分与第二部分实验的顿悟性问题测验语文部分总分达显著差异;第一部分与第二部分实验的顿悟性问题测验图形部分总分则未达显著差异。由此可知,实验二使用的干扰作业会影响个体进行顿悟性问题测验的表现,且是语文部分受到影响。研究结果显示,顿悟问题(语文或图形)表现的好坏,并未能推论是特定来自于工作记忆的语音环或视觉空间广度大小的助益。在实验二里仍同实验一显示工作记忆为一般化而非特定化。