人类记忆之谜:你不可不知的「工作记忆」

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人类如何知觉过去的事物?这是认知心理学的一大研究主题:「记忆」。20 世纪 60 年代「短时记忆」理论的发展,是认知心理学历史上的一个重要事件。其中最突出的贡献是:阿特金森和希夫林(Atkinson&Shiffrin, 1968)提出了记忆的「多重储存模型」,该模型首次指出人类的记忆由三个独立部分组成,分别是感觉记忆、短时记忆和长时记忆,粗略地描述了记忆的原理

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短时记忆是一个短期的、容量有限的仓库,信息在短时记忆中经过不断复述,复述次数越多,越能保持更多的信息,形成长时记忆。这个模型的关键假设在于复述次数控制着进入长时记忆的信息量

然而,克雷克和洛克哈特(Craik&Lockhart, 1972)发表了一篇论文,指出信息加工的深度影响了进入长时记忆的信息量,而不是信息复述次数。这就是加工深度理论,它间接促使了「工作记忆」理论的诞生。

经过几十年的后续研究,在最新认知心理学教材中,已经使用「工作记忆」取代了「短时记忆」,新的记忆模型如下图所示:

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可以说,「工作记忆」模型是对「短时记忆」的一种深化和延伸。短时记忆是一个暂时储存信息的系统;工作记忆不仅包括暂时信息存储,同时具备信息处理的功能。 工作记忆中处理信息的内核是「中央执行系统」,其下还包括情景缓冲器、语言回路、视觉空间模板等模块,它们都负责解释一部分人类记忆过程中的心理现象。

正如巴德利教授谈及「短时记忆」与「工作记忆」时所言:

I will use Short-Time Memory to refer to the simple temporary storage of information, in contrast to Working Memory, which implies a combination of storage and manipulation.

「工作记忆」模型的进化

大脑到底是如何处理各种记忆的?1974 年,巴德利和希奇实验证明了短期记忆中语言回路和视觉空间模板是两个平行系统,互不干扰,即所谓的 「记忆双分离」机制 ,由此他们提出了著名的「工作记忆」模型,该模型包含三个子系统:中央执行器、语音环路和视空间模板,中央执行器作为控制中心,在语音回路和视空间模板之间传递信息。

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2000 年,巴德利修订了最初的模型,添加了新模块:「情景缓冲区」,它负责做一些混合(bundling)操作,就是把单纯语音、单纯视觉、语音与视觉之间的信息,进行混合处理。巴德利认为「情景缓冲器」就是人类意识所在,所以工作记忆不仅仅是一个短暂储存系统。大脑中的长时记忆必须以某种方式被激活,这种方式就发生在「情景缓冲器」中。

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2011 年-2012 年,巴德利教授对工作记忆模型进行了调整,突出了「情景缓冲器」的重要性,新模型(见下图)分为三层:

第一层:中央执行系统,负责最高级的控制,主要包括分配注意力,并控制认知干扰。

第二层:情景缓冲器,不仅具有记忆功能,而且还具有存贮和整合功能。它主要负责将语音、视觉等信息与长时记忆相互作用,检索解决问题所需的以前学到的信息,并帮助处理新的信息以便存入长时记忆。

第三层:语音回路、视觉空间模板等。语言回路、视觉空间模板等子系统,使得各类感官信息在意识中保持活跃,方便在解决问题时立刻提取使用。

「工作记忆」模型的核心机制就是由中央执行系统分配注意力,由情景缓冲器处理子系统提供的新信息与长时记忆中提取的旧信息。

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至今,「工作记忆」模型依旧处于不断探索和验证中,它是人类记忆研究的核心,也是人类意识研究的重点。

「工作记忆」模型的实践意义

巴德利教授在 2012 年回顾文章中提到,工作记忆的实践意义可以归结为两方面:

一是直接的实践意义。 比如 (Gathercole & Alloway 2008) 将工作记忆应用在学龄儿童身上,提供有效方法帮助老师分辨、以及帮助那些工作记忆存在问题的学生。又比如(Kaschel et al. 2009, Logie et al. 2004)等人将工作记忆中的双重任务(dual task)测试用于对阿尔茨海默症的早期识别。

二是间接的实践意义。「工作记忆」模型是研究和理解其他领域的一个重要工具。比如精神病学、神经药理学,甚至是古人类学。

小结

工作记忆对语言、推理、问题解决等高级认知过程中起着重要作用。它是人类最核心的能力之一,是决定人类智力的最重要因素。 工作记忆的缺陷往往导致学习障碍,神经科学领域对此也有深入研究。下一篇文章,我们将会了解最新研究成果如何帮助我们提升学习效果。

参考资料

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