人类记忆之谜:记忆如何分类?

我们为什么能够记住东西?大脑如何储存信息?认知科学和神经科学家发现,遍布人脑的神经元会根据经验而改变,这种 「神经可塑性」是记忆的基础。研究表明,与记忆关系最紧密的两个脑区分别是「前额叶」和「海马体及周围的颞叶结构」。前额叶负责产生和提取记忆,海马和周围的颞叶结构负责永久储存记忆。

记忆是大脑对信息进行编码、储存、保持、提取等一系列的操作过程,它由感觉记忆、工作记忆和长时记忆组成。感觉记忆是指短暂地(1-10 秒)保存视觉、听觉、触觉等感官系统所接收到的信息。工作记忆主要负责编码和处理从感觉记忆中传输过来的信息,也包括处理从长时记忆中提取的信息。 长时记忆的功能是存储经过工作记忆处理的信息。

为什么儿时背诵的古诗如今依旧记得,而 2 分钟前拨过的电话号码现在却忘记了?前者的古诗经过加工处理已经存入长时记忆,之后需要就能随时提取。后者的电话号码只在当下工作记忆中处理,并未存入长时记忆。工作记忆是一个容量有限的内存条,当工作记忆空间存入新信息,便自动清除先前的信息。

我们日常生活中所说的记住了,通常是指「长时记忆」。那么,长时记忆是把所有信息堆在一个房间,还是像图书馆一样分类整理呢?认知科学和神经科学家通过一系列实验给出了答案。

遗忘症病人的记忆实验

前文提到,海马和周围颞叶结构负责永久储存记忆。1953年,Henry Molaison 为了治疗癫痫,手术切除了他大部分的颞叶包括海马体。虽然手术有效地控制了他的癫痫,但副作用是他再无法形成新的长时记忆,损伤海马区域会导致严重的遗忘症。HM 成为认知神经科学家研究大脑和记忆的一个重要案例。

斯科维尔和米尔纳(1957)发现 HM 能够一天一天地改进绩效,尽管他不记得前一天做过的任务。这显示了,他能有效地学习特定类型的技能,尽管他无法形成记忆。此项研究成为了神经科学史上被引用次数最多的论文之一,它让神经科学家认识到大脑不是由单一记忆系统控制的。

安德森(1976)提出长时记忆可以分为两大类:外显记忆和内隐记忆。外显记忆主要指我们能够有意识地回忆的知识。内隐记忆是指意识察觉不到的记忆,可以无意识储存和提取的知识。

1984 年,格拉夫等人的实验比较了遗忘症被试和正常被试对单词回忆和单词补全两种任务的能力。研究显示,在单词回忆任务中,遗忘症被试表现差很多;而在单词补全任务中,两者几乎没有差异。这表明,尽管遗忘症患者无法有意识地回忆,但他们却能利用内隐记忆无意识完成任务。两类记忆在遗忘症病人身上表现出戏剧性地分离。

内隐记忆中的启动效应

遗忘症患者表现出不具备有意识的记忆但拥有正常的内隐记忆,然而,正常人同时拥有外显记忆和内隐记忆,它们二者是如何被影响的?雅各比(1983)开展了一个再认单词的实验,首先,被试在三种实验条件下学习一张单词表,无情景条件:仅呈现某个单词;有情景条件:呈现某个单词及一些相关信息;生成条件:不呈现某个单词,但告知可以推断出该单词的信息。以「女人」这一单词为例:

实验条件 举例
无情景条件 女人
有情景条件 女人-男人
生成条件 男人的反义词

然后,用两种方式测验被试。一种方式是外显记忆的测验:提供被试一张单词表,有些单词学过有些没学过,要求被试再认出学过的单词。另一种方式是内隐记忆的测验:在短时间(40 毫秒)内向被试呈现单词表中的一个单词,并要求被试识别这个单词。下图是测验结果:

外显记忆测验中,生成条件下的正确率最高,是由于生成条件对单词进行了更细致的加工,而增细加工能有效改善记忆。然而,这个条件下的内隐知觉识别测验正确率最低,是因为生成条件下被试没有看过要学习的单词。内隐记忆测验依赖知觉编码来识别单词,所以在其他两种条件下表现出更高的正确率。

学过的知识和完全没学过的知识相比,前者的知觉识别正确率更高,这种增强被称为内隐记忆中的启动效应。 启动效应是一种下意识地从记忆中唤起特定反应的过程,它表明并非所有记忆都是有意识地被激活的。

这个实验研究进一步说明,外显记忆和内隐记忆在大脑中的运行机制十分不同。

内隐记忆中的程序技能

内隐记忆不仅仅涉及与再认单词有关的知觉信息,还会涉及如何执行任务的知识,比如骑自行车或系鞋带的能力。这类程序性技能的学习常常发生在无意识情况下,是一种缓慢而渐进的学习技能的过程。

序列学习(Curran,1995)是研究程序性记忆本质及其大脑机制的一种主要模式,大概过程是让被试看一个闪光点序列,并且要求他们按下相对应的按钮。研究发现,被试在执行重复序列任务时的速度比随机闪光时更快。同时,脑成像显示基底神经节在序列学习中呈现活跃状态。

当一个人仅仅因为重复而在特定的任务中表现得更好时,内隐记忆就会显现出来。 这项实验再次证明,外显记忆和内隐记忆涉及的脑结构不同。

小结

认知神经科学家做了一系列脑成像研究,表明不同类型的记忆储存在大脑的不同区域。新的外显记忆形成于海马结构中,旧的记忆可以在皮层结构中被内隐地启动。外显记忆依赖于海马体和颞叶结构,内隐记忆储存于小脑和基底神经节,其独立于海马体。 这就可以解释为什么海马创伤后不会丢失创伤前的旧记忆。

至此,我们知道了长时记忆中存在两种类型的记忆:外显记忆和内隐记忆。斯夸尔在 1987 年提出了他的记忆分类,如下图所示。他把外显记忆和内隐记忆分别称为陈述性记忆和非陈述性记忆,其中,外显记忆系统内有情景记忆和语义记忆的区分,内隐记忆系统存在四种不同的类别。

本篇笔记主要介绍了外显记忆和内隐记忆的区别,以及内隐记忆系统中的启动效应和程序技能。其他更多关于记忆的知识待后续学习补充。

参考资料