工作记忆研究的现状
[摘要]:有关记忆的研究由来已久,90年代又兴起了对于工作记忆的研究热潮。
通过对工作记忆与短时记忆的对比,工作记忆研究方法的现状与观点的叙述以及工作记忆的理论模型的介绍和理论问题的探讨,简要回顾有关工作记忆研究的发展和理论趋向。
[关键词]:工作记忆;语音回路;视空初步加工;中枢执行系统;
有关记忆的研究由来已久,20世纪90年代又兴起了工作记忆研究的热潮,本文主要通过对工作记忆与短时记忆的对比、工作记忆研究方法的现状与观点的叙述以及工作记忆的理论模型的介绍和理论问题的探讨,简要回顾有关工作记忆研究的发展和理论趋向。
一、工作记忆与短时记忆
1974年,Baddeley和Hitch在模拟短时记忆障碍的实验基础上,从两种记忆存储库理论中的短时记忆的概念出发,提出了工作记忆的三系统概念,用“工作记忆”代替了原来“短时记忆”的概念。
Baddeley认为工作记忆指的是一种系统,它为复杂的任务比如言语理解、学习和推理等提供临时的储存空间和加工时所必需的信息,工作记忆系统能同时储存和加工信息,这和短时记忆概念仅强调储存功能是不同的。
工作记忆分成三个子成分,分别是中枢执行系统、视觉空间初步加工系统和语音回路。
但是直到今天很多教科书都还依旧将工作记忆等同于短时记忆(如张春兴的《现代心理学》等等)。
虽然短时记忆与工作记忆的含义以及概念有相通的地方,但是短时记忆与工作记忆是不同的两个概念,并且对于这两个概念应该从机能的角度和构成的角度两个方面加以区分。
第一,从机能的角度加以区分。
如果从机能的角度考虑工作记忆,它所保持、存储的信息是以后复杂的认知活动中不可缺少的,并且基于这种存储基础上的处理与加工是以后复杂的认知活动的前提条件。
举一个例子,比如说心算中的记忆就是一种工作记忆。
而短时记忆的机能仅仅是起到对信息的存储作用,其存储的信息未必一定是下一步认知活动所要运用到的信息,比如说我们要打电话,所查到的一个电话号码,我们拨过这个电话以后就忘了。
如果仅从对信息的存储这一角度考虑,工作记忆与短时记忆是相通的,但是在机能方面工作记忆比短时记忆,多了一个前期的加工功能。
第二,从构成的角度加以区分。
与机能的角度不同的是,工作记忆与短时记忆在系统结构,构成水平上的区分是相当复杂的。
工作记忆系统与短时记忆系统到底是两个完全独立的系统,还是短时记忆系统包含工作记忆系统,还是反之,这一直都是人们争论的话题。
但是支持工作记忆系统包含短时记忆系统的人要相对多一些。
Baddeley & Logie于2002年、Cowan于1999年的研究都支持这种观点。
用Engle的话说就是,工作记忆系统是由“短时记忆”和“控制加工机能”两个部分构成的。
但是必须指出的是这里的“短时记忆”指的是“短时记忆存储库”。
按照两种记忆存储库理论的观点,短时记忆的存储仅仅靠“短时记忆存储库”这一个单一的功能是无法实现的。
要想实现短时记忆的机能,“控制加工机能”是不可缺少的重要部分。
从这个观点出发“工作记忆”与“短时记忆”在组成结构上并没有大的差别,都是由“短时记忆”和“控制加工机能”所构成的。
但是“工作记忆”与“短时记忆”在组成结构的差别
上就在于工作方式上的不同,“控制加工机能”比“短时记忆”更依赖于“控制加工机能”,并且这种“控制加工机能”不仅仅是一种保持机能,在此基础上为了更好的支持认知活动中记忆,还担当着更加复杂的任务。
二、工作记忆的研究方法的现状与观点
当今对于工作记忆的研究从各种不同的观点出发其研究方法是千差万别的。
在这里只介绍在认知心理学的研究中被广泛使用的两种方法。
双重任务法(Dual task methodolo gy)和相关分析法(Correlational analysis)。
1、双重任务法。
双重任务法是建立在Baddeley的试验的基础上的,并且是在其理论的建构中频繁使用的方法。
双重任务指的是同时进行两种任务,一个是推理任务,另一个是可以干扰工作记忆各成分的任务,称之为次级任务(Secondary task)。
一组被试进行推理任务、次级任务二个任务,另一组被试进行推理任务,通过两组成绩的对比,确认什么样的工作记忆的次级记忆参加了推理。
双重任务的原理是两个任务同时竞争同一有限的资源。
例如对语音回路的干扰使得推理任务和次级任务同时占用工作记忆子系统,语音回路的有限资源,在这种条件下如果推理的正确率下降,时间延长,我们就可以确定语音回路参与了推理过程。
有一系列的研究表明次级任务对工作记忆各成分的干扰是有效的。
使用这个方法Baddeley于1986
年发现了工作记忆的三个次级记忆,即三个子成分,从而提出了工作记忆的三系统概念,他们是,用于语音信息保持、加工的“语音回路”;用于空间信息保持、加工的“视觉空间初步加工系统”和用于信息加工、注意控制和认知活动协调的“中枢执行系统”。
在这里必须要提到的是:干扰中央执行系统的活动是要求被试随机产生字母或数字,或者利用声音吸引被试的注意并做出相应行动;干扰语音回路采取的方法是要求被试不断地发音,例如“the,the……”或者按一定顺序数数,〖BFQ〗比如按1,3,6,8顺序数数等;对视觉空间初步加工系统干扰任务是持续的空间活动,比如被试不看键盘,按一定顺序盲打。
所有的次级任务都要保证一定的速率和正确率,并且与推理任务同时进行。
2、相关分析法。
Daneman & Carpenter于1980年开发了阅读广度实验,简称RST,以及由其演变出来的计数广度、计算广度、空间广度等实验方法,相关分析法是指在此基础上对这些实验的数据作为工作记忆的记忆容量的指标进行相关分析和回归分析,以比较高广度群体和低广度群体的一种方法。
双重任务法和相关分析法是两种相互补充的方法。
但是有几点是必须注意的。
比如,相关并不一定是表示因果关系。
广度的得分差并不一定是认知任务成绩的得分差的原因(比如说人与人之间的个别差异,随着年龄的增长,各种广度的差异变化,不相关的种种其他因素等等)。
所以通过这种方法得出“认知任务的成绩是由工作记忆的容量制约的”这种结论时,一定要慎重。
为了解决这个问题最近人们在使用一种潜在变量分析法(Latent variable analys is)的方法,这种方法可以消除掉与要证实的理论没有直接关联的因子。
三、工作记忆的理论模型
1990年以后有关工作记忆的研究日益兴盛,但是反观20世纪80年代说起工作记忆大概也就只有Baddeley的理论模型了。
从20世纪90年代后各种工作记忆理论如雨后春笋不断涌现。
在这里无法一一列举。
这里仅通过对Baddeley的理论模型和以计算机模拟为基础的ACT-R模型的发展现状作一分析,窥视一下有关工作记忆理论模型的发展现状。
1、Baddeley理论模型的现状。
如前所述Baddeley理论模型包含中枢执行系统和二个次级系统:视空初步加工系统
和语音回路。
在这个理论模型中存在着很多模糊不清的地方,并且严密性欠缺。
但正因为其结构简单,理论框架可塑性强所以被认知心理学、认知神经科学广泛的应用于研究中,在这里简要介绍一下有关Baddeley理论模型最新理论发展。
Baddeley理论模型中有关次级记忆的研究最先进行理论化的就是语音回路这一概念。
人们假定在这个次级记忆系统中包含着二个相关因素,即对语音信息进行接收、保存的语音存储系统和对语音存储系统中所保持的语音信息进行加工、保持的音节控制过程(art iculatory coneduol process)。
这种说法被Smith & Jonides于1999年的有关脑成像机制的研究所证实。
有关语音回路的理论发展是非常多的,在这里不作一一的详细介绍,仅仅列举几种被公认的重要的理论进展:
(1)语音回路技能的发展。
包括语言性的短时记忆的研究在内,以前关于语音回路的研究大多都是采用数字列、词语列的按顺序再生方法,这就给人一种感觉,语音回路是一种为了短暂保持语言刺激和再认而存在的系统。
1998年Baddeley , Gathercole & Papagno等人提出“语音回路是一种为了短暂保持语言刺激和再认而存在的系统”,这些功能只不过是一些派生的功能,而语音回路的真正机能是“语言习得”,并且提出了有关语音回路结构的一些理论观点。
这部分之所以重要是因为他们不仅涉及了有关语音回路结构方面,还涉及到了有关语音回路与常时记忆之间关系,以及工作记忆与长时记忆关系的内容,所以在工作记忆的研究方面是有着重要作用的。
(2)视空初步加工系统的研究也有了很大的进展。
特别是根据视觉要素、空间要素等对视空初步加工系统进行区分的做法是非常重要的。
Logie(1995)通过试验得出在视空初步加工系统中存在着两种次级记忆,即参与被动视觉信息保持的视觉信息存储——视觉方面(静的)和参与存储信息的加工、保持——空间方面(动的),基于试验结果,Logie提出应在Baddeley的理论模型中加入有关视觉、空间要素的区分这一内容。
但是现阶段这种推论没有办法解决视空初步加工的应用范围,而且还存在着用“视觉方面——(静的)、空间方面——(动的)”这种图示很难说明的一些问题,这些都有待日后的研究。
(3)三种次级记忆系统中发展相对滞后的是中枢执行系统。
第一点变化:以前的理论将信息保持机能排除在中枢执行系统的概念之外,之所以这样做是因为担心如果中枢执行系统包括信息保持机能的话,那么中枢执。