短时记忆研究综述

短时记忆研究综述 摘要：记忆一直是认知心理学研究的重要内容, 短时记忆是记忆研究中最有意义的部分。综述短时记忆的广度、编码方式、神经网络模型、提取方式、遗忘。为进一步进行短时记忆研究奠定理论基础。 关键词：短时记忆;记忆广度;编码方式;神经网络模型；遗忘。

一、短时记忆广度

短时记忆的突出特征是其信息容量的有限性和可扩充性，对信息的保持具有短暂性和动

态性.短时记忆容量有限，但是可以通过加工方式组块化.组块就是将若干小单位联合为大单位的信息加工， 亦即把若干小的组块组成数量更少而体积更大的组块， 通过增加组块中信息的方法使短时记忆的容量得到扩充和增加.“口译记忆中的组块不是按词组、短语或句子之间的句法关系组织的， 而是根据整个话语信息所包含的意义单位来组织的”，“组块的过程就是对话语信息进行主动的分析、归纳、整理的过程.组块外在的记忆标志就是从各层意思中提取的关键词”，“不管组成的块是大还是小，其标志性的特征就是具有相对独立的意义，这正是组块对于记忆的作用所在”（芮敏，2002：199）. 记忆广度任务是评价短时记忆能力的一个重要指标。人们发现不同材料的记忆广度有很大的差别, 比如数字广度一般会大于单词广度。另一个短时记忆任务- 斯腾伯格再认任务也有类似的特点。斯腾伯格再认任务[1]是给被试呈现一串数字, 称为反应集, 让被试记住, 接着出现一个测试刺激, 要求被试判断是否是反应集中的一个。随着反应集项目的增多, 被试作出正确反应的时间呈线性增加。斯腾伯格认为, 这反映了短时记忆中项目的搜索是系 列终竭扫描方式。搜索速度( 即每个项目的扫描时间) 可以通过反应时间和反应集大小的线性回归方程的斜率来估计。很多研究表明, 记忆广度大的材料的扫描时间更短。Cavanagh 收集了七类不同刺激材料的记忆广度和搜索速度的有关文献, 发现短时记忆的这两个指标呈反比关系。记忆广度越大的材料, 每个项目的扫描时间越短。它们的关系可以用以下方程来表示: zj = C / gj C 是个常数, gj 是材料 j 的记忆广度, zj 表示该种材料的项目扫描时间。尽管由于实验条件和个体差异, 不同研究者可能得到不同的 C 值, 但 Cavanaph认为 C 决定了独立于刺激材料性质的短时记忆容量, 反映了短时记忆系统的一个重要性质, 解释了对不同材料的记忆能力实际上是相同的, 可以作为认知系统有限容量的一个恒定表征值, 表示人的短时记忆能力[ 2]。Lass等人的一项跨文化研究直接验证了不同材料的记忆广度变化与短时记忆容量恒定性的关系。他们发现尽管中国被试在各种材料的记忆广度都高于德国被试, 而且这四种材料的扫描速度都比德国被试更快, 但德国被试和中国被试的 C 值是相当的, 意味着两组被试的记忆能力实际上是相同的。王晓丽、陈国鹏（2005）等的研究表明，随着年龄的增大, 以数字、图形和颜色为三种实验材料的记忆广度都有显著的下降, 记忆的搜索速度也减慢; 发现在老年期不同材料的记忆广度与搜索速度也存在反比例关系。 影响短时记忆广度的因素很多。组块的大小、复杂性和熟悉性等都会影响短时记忆的容量。喻伯林等( 1985) 、 张武田等( 1986) 的研究表明, 双音合成词和四字成语的短时记忆容量不如单音词多, 而四字成语又不如双音词多; 随着组块复杂性的增加短时记忆容量倾向于逐渐降低; 高频词的短时记忆容量比低频词多。张武田等 ( 1987,1990) 的研究发现汉字词的笔画复杂性对短时记忆保持量有显著影响, 笔画复杂性不同的词的识别时间与其记忆保持量有显著负相关。 二、 短时记忆编码方式 许多研究表明，短时记忆中的编码方式为听觉编码（即通过次级声音复述）.英国心理学家康拉德（Conrad,1963）的实验表明, 短时记忆的信息代码是声音代码或听觉代码，即使接收的是视觉刺激， 也转换成声音形式在短时记忆中保存下来，换言之，在短时记忆中发生了形-音转换.波斯纳等（Posner, et al., 1967, 1969）通过实验证实，至少在部分的时间内，信息是以视觉形式存储在短时记忆中的.短时记忆信息有视觉编码和听觉编码两个连续阶段. 威肯斯（Wick-ens, 1970, 1972）的实验结果表明，短时记忆存在着某种语义编码（即那些含有真实意义的信息存储），使得若前后识记材料有意义联系时，表现出前摄抑制的作用；而在前后识记材料失去意义联系时，则出现前摄抑制的释放.前摄抑制是先前学习对后继学习和再现的干扰，先后学习的材料相似时的干扰作用较大. 三、 短时记忆的神经网络模式 为了能表现短时记忆存贮容量有限和组块的特征,黄秉宪（1995）等人提出了有指针环路的神经网络模型。模型包括两个神经网络。其一为存贮信息 内容指针的 网络,由多个长度有限 的神经元环路所组成。另一个为信息内容表示神经 网络,它是容量很大的多层次的联想记 忆神经网络。我们认为:不论是长时记忆还是 短 时记忆都共用一个表达区。这一表达区相应于大脑皮层联合区,其中神经元兴奋模式表示一个事件的感知,即信息的输人 或取出。 由于有多个神经元环路,使导容量很大的记忆表示 区内所有神经元总可以和一个神经元路建立突触联系,而各指针环 洛之 间有相互抑制存在。故在短时记忆任务与表达区兴奋激发下,在一时刻内仅有一个环路可以兴奋,并成为当前记忆信息内容的指针。当短时记忆任务出现时,被存贮 的信息(或事件)在表达区中,以神经元兴奋模式的形式出现;与此 同时,指针神经元环路中 的神经元(群)依次兴奋。短时记忆的神经网络模型,这个模型中,短时记忆 的两个基本特征:存储容量有限和组块提高存储信息容量被充分显示 出来;说明此模型能反映出短时记忆的基本方面。然而它对于短时记忆中已知的一些实验事实,如干扰引起的遗忘,组块存储容量与每一组块内容有关等不能作出说明。因此,原有的短时记忆神经网络模型有待于进一步改进。李忠（1996）等人是在前文的基础上,在指针环路中引入突触竞争机制,即各个指针神经元 的联接资源 (突触联接总和 )有限,表达区内各神经元在运行过程中竞争这些资源;因此,指针神经网络与表达区神经网络间的突触联系通过竞争而确立;提出了具有竞争指针的短时记忆神经网络模型。研究这一模型的基本特性,并与一些已有的短时记忆心理学实验进行比较,说明本模型不仅可以表现出短时记忆的基本的定性的特征,而且能与心理学实验数据定量地相符。 四、 短时记忆的提取方式 信息是如何从短时记忆中提取的? 对此Sternberg 最早进行了研究。 1. Sternberg 的搜索模型Sternberg( 1969) 运用反应时法进行研究。实验中向被试呈现在短时记忆容量以内的、 不同长度的一系列刺激项目, 称记忆集合( memory set) ,接着呈现一个检索项目, 让被试报告这个检索项目是否包含在记忆集合中, 以反应时作指标分析短时记忆提取的特点。Sternberg 提出同步平行扫描( parallel scanning) 假说和系列扫描 ( serialscanning) 假说。如果平时扫描说成立, 那么记忆集合的大小不会对检索时间产生什么影响; 如果系列扫描说成立, 则记忆集合越大, 检索时间越长, 即反应时是记忆集合大小的函数。实验结果显示, 反应时随识记项目的增加而增加, 成一条直线, 因此他认为短时记忆信息的提取是系列扫描。接着需要讨论的问题是被试在进行系列扫描时, 是从头到尾对记忆集中的全部项目都检查一遍即系列全扫描( exhaustive) ? 还是遇到检验项目就终止扫描即自我终止扫描( self - terminat-ing) ? Sternberg 的实验结果支持了系列全扫描方式, 即被试在发现检验项目后仍然继续把剩余的项目和检验项目进行比较。Sternberg 解释是由于比较过程和决策过程是分不开的, 比较过程进行得很快而决策过程费时长, 为提高工作效率, 与其比较一次作一次判断不如全部检查完毕作一次性判断更经济。Sternberg 的研究方法、 研究结果及其相应的解释都引起心理学研究者的极大兴趣, 引起人们更广泛的研究。 2. 直通模型 直通模型认为, 信息的提取不是通过比较或搜索, 而是直接通往所要提取的项目短时记忆中的位置, 进行直接提取( Wickelgren, 1973; Eysen -ck, 1977) , 按照该理论模型, 短时记忆中的各个项目均有一定的熟悉值或痕迹强度, 同时每个人有着自己的内部判断标准。当探测项目熟悉值高于这一判断标准时, 便作出/ 是0的反应, 否则作出/ 否0的反应。并且熟悉值越偏离这个标准, 则反应度越快。直通模型无法解释反应时为什么会随记忆项目数的增加而线性增加。 3.混合模型( 双重模型) 、 Atkinson & Juola( 1973) 提出混合模型试图将搜索模型和直通模型 结合起来, 该模型认为, 生个探测词在主观熟悉量表上都有一个值, 人们在主观上有两个判定标准,一个是/ 高标准0( C1) , 一个是/ 低标准0( C0) , 如果某个探测词的熟悉值高于 C1, 人们便迅速作出/ 是0的反应, 如果某一探测词的熟悉词低于 CO,人们便迅速作出/ 否0的反应, 这是一个直通的过程, 但是对于一个熟悉值介于 C1 和 C0 之间的探测词, 则要 进行系列搜 集才能作 出相应的反应。双重模型显得比单一的搜集模型和直通模型 要灵活, 但是该模型在/ 项目熟悉性0内涵的界定、错误的造成和如何系列扫描等方面没有能说明清楚。 肖崇好,黄希庭（2001）等人的研究表明，短时记忆的提取不是以系列全扫描( serial exhausive scanning) 为特征,而受记忆集大小的影响; 记忆集为 2 时, 呈现出系列自中断扫描模式; 记忆集大于 3 时, 倾向于根据项目的记忆痕迹强度来进行提取。事实上, 由于每个项目都保存在短时记忆中, 理论上存在语音回路( phonological loop) 和视空间画板(Visuospatial Sketchpad) 两种存储方式[2~ 3]。因此,既可以进行联想记忆( associative memory) , 也可以进行绝对记忆( absolute memory) 。Sternberg1975 年对短时记忆信息提取领域进行了全面的回顾, 面对许多与他不一致的研究成果, 他承认系列全扫描只是被试凭借的加工的一个方面[3]。后来研究还证明[4], 短时记忆的信息提取还受到长时记忆内容的影响。Gathercole et al[3]的研究显示, 如果记忆集中某个项目出现两次,该项目成为探测项目, 那么, 被试对该项目的反应要明显地快于同一位置上的其它非重复项目。说明短时记忆的信息提取是以项目的痕迹强度为依据的。 陈红芳，梁翀，安晓镜（2006）研究结果表明，加工时间不同，编码强度不同，从而影响提取的反应时，提取要求不同,提取结果不同而延缓提取对提取造成很大影响，短时记忆的提取是直接激活的方式。 五、 短时记忆的遗忘 短时记忆遗忘进程主要受复述的影响.复述是短时记忆信息存储的有效方法， 复述可以减慢或阻止遗忘进程的发生.短时记忆容量有限，保持时间也短暂，若不进行复述，则信息在