Кратковременное хранилище памяти

 

К 1970 г. научная общественность стала придерживаться точки зрения, что дол- говременная и кратковременная память являются совершенно независимыми си-

стемами. Высказывалось множество расходящихся мнений об их конкретной природе и о взаимосвязи между ними, но большинство ученых так или иначе были согласны с моделью, предложенной в 1968 г. двумя американскими психологами, Ричардом Аткинсоном и Ричардом Шиффрином (см. стр. 18).

Аткинсон и Шиффрин полагали, что память включает в себя три основных составляющих. Долговременная память занимается хранением информации на протяжении длительных периодов времени, получая ее от кратковременной памяти, которая в свою очередь спо- собна извлекать информацию обратно из долговременной памяти в случае необходимости. Информация поступает в систему  кратковременной  памяти  через   сенсорные

добное микширование и отбор

С помощью микшерного пуль- регистры, которые в сущности являются микроэлементами ^{та комбинируют информа-} памяти, непосредственно связанными с восприятием. Эти ^{цию с разных телекамер. По-} регистры действуют как система отбора и сопоставления информации лежат в основе сенсорной информации, и их можно рассматривать как

кратковременной памяти.

существенный и неотъемлемый ком-

 

понент восприятия. Схема на стр. 18 не отображает в точности процессы, про- исходящие в мозге; она предназначена для того, чтобы сделать теорию Аткинсона и Шиффрина более доступной для понимания. Эта модель может с равным успехом быть выражена математически или чисто вербально.

В основе модели Аткинсона и Шиффрина находится кратковременное хранилище памяти. Важно подчеркнуть, что они сами проводили различие между термином «кратковременная память», употреблявшимся ими относительно

выполнения ряда задач на запоминание Работая с кодами азбуки Морзе, телеграфист ис- маленьких объемов материала на пользует информацию, содержащуюся как в дол- короткое время, и термином «хранилище». говременном, так и в кратковременном хранили- Это теоретическое понятие, щах памяти.

использовавшееся для объяснения

результатов, полученных в экспериментах с кратковременной памятью. Любой экс- перимент, в котором делаются попытки прозондировать временную рабочую па- мять, дает результаты, на которые влияет не только работа хранилища, но также и другие факторы, в частности долговременная память. Приведу крайний пример. Предположим, что в тесте на объем памяти я представил вам для запоминания та- кой ряд чисел: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0; вы практически наверняка запомните их правиль- но, хотя я сомневаюсь, что вашего объема памяти хватает на десять единиц инфор- мации. Если бы я попросил вас повторить данный ряд чисел через пять минут, вы бы прекрасно справились с этим, подтверждая тот факт, что выполнение задания в данном случае опирается главным образом на долговременную память. Многие за- дания на кратковременную память, очевидно, имеют долговременный компонент, и это неизбежно затрудняет теоретическую интерпретацию. В качестве примера можно обратиться к методике освобождения от ПТ (см. стр. 37), когда испытуемые запоминают слова, относящиеся к одной категории, а затем переключаются на дру- гую, — это тот самый случай. Хотя воспроизведение обычно запрашивается экспе- риментатором только через несколько секунд, это не мешает актуализации инфор- мации, хранящейся в долговременной памяти; результаты моих собственных неопубликованных экспериментов показывают, что даже если тестирование прово- дится спустя неделю после предъявления стимульного материала, испытуемые спо- собны припомнить большую часть слов, предъявлявшихся в таком эксперименте.

 

Уровни переработки

 

Несмотря на чрезвычайную популярность модели Аткинсона и Шиффрина в на- чале 1970-х гг., она была впоследствии отодвинута на задний план моделью уров- ней переработки, которую предложили Фергюс Крэйк и Роберт Локхарт. Более по- дробно она обсуждается в 9 главе.

 

Узловым моментом модели Аткинсона и Шиффрина являлось то, что получе- ние новой информации и перевод ее в долговременную память происходит толь- ко через кратковременное хранилище, которое и осуществляет переработку ин- формации самыми различными способами. Аткинсон и Шиффрин уделяли наибольшее внимание способу субвокального повторения, с помощью которого ин- формация снова и снова повторяется. Предполагалось, что чем дольше информа- ция задерживается в кратковременном хранилище памяти, тем больше вероят- ность ее попадания в долговременную память.

Такой подход оказался неприменим к определенным ситуациям. Некоторые больные с поражениями головного мозга показывают очень слабый уровень крат- ковременной памяти, хотя их способности к долговременному научению остаются ненарушенными. Если единственный путь к долговременной памяти лежит через ограниченный объем кратковременного хранилища памяти, то логично предположить, что человек с почти не задействованным хранилищем должен ис- пытывать невероятные трудности с долговременной памятью. Однако у таких больных очевидно отсутствует этот дефект; они могут нормально обучаться и у них сравнительно редко возникают такие проблемы в обыденной жизни. Возни- кают, по-видимому, определенные затруднения при попытках объяснить эти фак- ты в рамках модели Аткинсона и Шиффрина.

Однако более сильное влияние имела другая, похожая проблема, опирающаяся на результаты эксперимента с нормальными испытуемыми. Результаты были получены в исследовании Крэйка и Локхарта, в котором они предприняли попыт- ку оценить, до какой степени удержание материала в кратковременной памяти увеличивает вероятность его перехода в долговременную память. Испытуемым в этом исследовании предлагалось держать в кратковременной памяти серии слов в течение длинного или короткого промежутка времени; после предъявления боль- шого количества слов испытуемых просили — без предварительного предупреж- дения — припомнить как можно больше ранее предъявлявшихся тестовых слов. Влияло ли длительное удержание отдельного слова в кратковременной памяти на увеличение вероятности его перехода в долговременную память, как предсказы- вала модель Аткинсона и Шиффрина? Очевидно, это был не тот случай. Слова, долго находившиеся в кратковременной памяти, воспроизводились ничуть не луч- ше, чем слова, пробывшие там совсем недолго.

Поэтому Крэйк и Локхарт оспорили прежний подход, согласно которому кратковременное хранилище опирается на речевое кодирование и переводит ин- формацию в долговременную память. Вместо этого они предложили модель, где кратковременная, или первичная, система памяти могла обрабатывать материал множеством способов: простое принятие к сведению визуальных характеристик написанного слова, его повторение или принятие во внимание его звучания и так далее, вплоть до тщательного кодирования слова по смыслу. Они доказывали, что все эти процессы вызывают определенное долговременное научение, но уровень научения зависит от типа переработки: «глубокая» смысловая переработка инфор- мации ведет к лучшему сохранению ее в памяти, нежели «поверхностная». Под- держивающее повторение может сделать материал более доступным, но никак не улучшить долговременное научение.

Модель «уровней переработки» в основном касается роли кодирования при научении, взаимосвязи между способом переработки материала и вероятностью

 

того, что его удастся вспомнить впоследствии. Эта модель, как таковая, относит- ся прежде всего к теориям долговременной памяти; она допускает первичную, или кратковременную, систему памяти, но не освещает ее в деталях. Действитель- но, 'кратковременный аспект памяти занимает настолько незначительное место в рамках «уровневого» подхода, что его часто по ошибке считают относящимся к унитарным подходам, и любой его успешный результат, говорящий о связи коди- рования с долговременной памятью, периодически интерпретируется как свиде- тельство против того, что кратковременная и долговременная память являются отдельными системами. Фактически переключение внимания на уровни обозна- чило возвращение к ситуации 1950-х гг., то есть к независимому и параллельно- му анализу долговременной и кратковременной памяти. Работы, касающиеся уровней переработки, все больше продвигались в направлении изучения факто- ров, управляющих извлечением информации из долговременной памяти. Иссле- дования кратковременной памяти все теснее связывались с проблемами внимания и с ролью кратковременной памяти при других задачах, таких как чтение и счет в уме. Это привело к замене понятия единая кратковременная память на понятие многокомпонентная рабочая память.

3. Рабочая память

 

 

 

В этой главе я позволю себе немного более подробно, чем где-либо еще, рас- сказать о сфере моих собственных исследовательских интересов. В основе моего подхода находится предположение, что модель или теория тогда становится по- лезной, когда помогает нам справиться с проблемой. С этой точки зрения рабо- чая память в качестве подхода к проблемам кратковременной памяти ничуть не более «правильна», чем простое разделение памяти на кратковременную и долго- временную, но большая гибкость этого подхода дает нам максимум возможностей продемонстрировать удивительное искусство, которым мы все владеем, — искус- ство познания.

В начале 1970-х гг. мой коллега Грэхэм Хитч и я начали трехлетний ис- следовательский проект. Институтом медицинских исследований были выде- лены средства на проведение анализа взаимосвязи между долговременной и кратковременной памятью. Как-то раз за завтраком, после кофе, мы стали обсуждать некоторые наши опасения по поводу нынешнего состояния сфе- ры исследований кратковременной памяти. Она как раз только-только про- шла пик своей популярности, и в психологических журналах было полным- полно экспериментов на кратковременную память, использовавших сногсшибательно широкий диапазон методик, получая на выходе полный набор не соотносящихся друг с другом объяснительных моделей. К приме- ру, в одном сборнике, вышедшем в 1970 году, были опубликованы работы 13-ти разных исследователей, представивших 13 различных моделей кратко- временной памяти. Конечно, не все из них были верными! Но, разумеется, модели имели друг с другом много общего. Тем не менее мы чувствовали се- бя так же дискомфортно, как те средневековые философы-схоласты, кото- рые тратили свое время, обсуждая, сколько ангелов могут уместиться на кончике иглы.

Мы решили отступить от комплексного подхода и задали один основной вопрос: для чего служит кратковременная память? Больной с объемом памя- ти в две единицы успешно справляется со своей жизнью. Может быть, у крат- ковременной памяти нет иной функции, кроме как забавлять психологов-экс-

 

Пальцы можно использовать как средство для временного хранения информации, нужной при ре- шении арифметических задач. Информация хранится ровно столько времени, сколько нужно для за- вершения арифметической операции, а затем забывается.

Вим Клейн, «человек-компьютер», специалист по молниеносному арифметическому счету в уме. Число, которое он написал на доске, в точности совпадает с результатом ком- пьютерных подсчетов. Счет в уме включает в себя визуально-пространственную и слухо- вую обработку информации в рабочей памя-

периментаторов? Мы решили: пусть будет так, мы будем забавляться по- другому.

Было проведено уже достаточно много обсуждений возможной роли кратковременной памяти, и практиче- ски все были согласны с тем, что ее функция — служить в качестве рабочей памяти, системы, позволяющей удер- живать в памяти несколько независи- мых единиц информации одновремен- но. Такой вариант системы очевидно является полезным, когда вы пытаетесь понять фразу, начало которой не мо- жет быть полностью обработано, пока фраза не подойдет к своему логичес- кому концу. Возьмем такую фразу:

«Не успев дослушать судью, защитник (кинулся на помощь вратарю), (потре- бовал слова обвиняемого)». Не дочи- тав эту фразу до конца, невозможно понять, происходит ли дело на фут-

больном поле или в зале суда. Некоторое

временное хранилище информации также необходимо для широкого круга умений, таких как арифметический счет в уме, логическое мышление и решение задач; и конечно же, не случайно решительно все попытки смоделировать сложное человеческое поведение с помощью компьютера приводили к необходимости создания рабочей памяти в качестве составной части общей системы, которая удерживает обрабатываемый материал и оперирует с ним. Если эту роль выполняет кратковременное хранилище памяти, тогда оно, конечно, является очень важной составной частью человеческого поведения. При этом многими учеными предполагалась такая возможность, однако фактически никакого прямого доказательства этому не было. Итак, мы с Грэхэмом Хитчем решили попытаться собрать не- обходимый материал.

ти.

Возможности и ограничения

 

Одной из первых проблем при попытках решить, функционирует ли кратко- временная память в качестве рабочей памяти, было разногласие относительно того, что считать характеристиками кратковременной памяти. Пришлось брать все пригодные модели кратковременной памяти и проверять их одну за дру- гой, что потребовало длительных усилий. К счастью, существовало два харак- терных свойства, допускавшихся всеми моделями, а именно, что кратковре- менная память имеет ограниченную емкость хранения и обработки и что объем вербальной памяти (например, максимальная длина телефонного номе-

 

pa, который вы сможете повторить) опирается главным образом на кратковре- менную память.

Мы рассуждали так, что если кратковременная память функционирует в каче- стве рабочей памяти, то испытуемые, чей свободный объем памяти использо- вался для запоминания рядов цифр, должны были испытывать затруднения при одновременном выполнении других заданий, связанных с переработкой информации, например задания на логическое мышление или на понимание, несмотря на то что они обычно не воспринимаются как задачи, занимающие па- мять. Такой подход предполагает, что кратковременная память подобна диспет- черской большого аэропорта, несущей ответственность за координацию всех взле- тающих и садящихся самолетов. Наша экспериментальная процедура была аналогична загрузке диспетчерской дополнительными командами повышенной важности, которые должны были быть выполнены прежде, чем рутинная деятель- ность аэропорта могла быть продолжена. Результатом должен был стать распад де- ятельности.

Задание на вербально-логическое мышление, которое мы выбрали для того, чтобы испытуемые выполняли его одновременно с запоминанием ряда цифр, само по себе заслуживает краткого объяснения. В 1960-х гг. психологи и линг- висты весьма заинтересовались грамматикой, а также тем, каким образом обра- батывается синтаксис. Некоторое количество экспериментов показало, что ак- тивные предложения типа: «Мальчик бросил мячик» — обрабатывались быстрей, чем пассивные: «Мячик был брошен мальчиком» или отрицательные предложения: «Мальчик не бросил мячик». Примерно в это же время я сам за- интересовался эффектом азотного наркотического воздействия на глубоковод- ных ныряльщиков, которое представляет собой своеобразное «опьянение», развивающееся при вдыхании воздуха под давлением, превышающем давление на глубинах порядка 30 метров. Для демонстрации эффекта азотного наркоти- ческого воздействия мне было необходимо простое задание на логическое мы- шление, которое мои ныряльщики могли бы выполнять под водой; оно должно было осуществляться очень быстро, так как подводное время было строго огра- ничено, и я хотел, чтобы это было задание, требующее весьма незначительного научения. Поэтому я позаимствовал методы, разработанные психолингвистами, и создал методику на грамматико-логическое мышление. Она заключается в за- дании испытуемым оценить ряд утверждений, описывающих относительное по- ложение двух предъявляемых букв, А и Б. После каждого утверждения стоит па- ра букв АБ или БА, и испытуемый должен решить, правильно ли описывает соответствующую пару букв каждое утверждение. Если буква, к примеру Б, стоит с правой стороны от другой буквы (А), то следует говорить, что «буква Б со- провождает букву А». Если же, к примеру, буква Б стоит с левой стороны от бук- вы А, следует сказать, что «буква Б предвосхищает букву А». Утверждения варьируются следующим образом: простые активные фразы типа: «(буква) А со- провождает (букву) Б — АБ», правильным ответом здесь является «Ложь», пас- сивные фразы типа: «(буква) Б сопровождается (буквой) А — БА», здесь верный ответ — «Истина», и более сложные варианты типа: «(буква) А не сопровожда- ет (букву) Б — БА», в этом случае правильный ответ — «Ложь»; и так далее. По- пробуйте сами выполнить это задание, записывая свои ответы в колонку Исти- на/Ложь.

 

			Истина	Ложь		Истина	Ложь
1	Б сопровождается А А не	- БА		14.	Б предвосхищает А Б не	- AБ
2.	сопровождает Б А не	- БА		15	предвосхищается А Б	- AБ
3.	сопровождается Б А не	- БА		16.	предвосхищается А А не	- АБ
4.	предвосхищается Б Б	- БА		17	предвосхищается Б А не	- БА
5.	сопровождает А Б не	- АБ		18	предвосхищает Б А	- АБ
				19		- БА
6.	предвосхищается А Б не	- БА			сопровождает Б А не
7	сопровождает А А	- АБ			сопровождается Б Б
				20.		- БА
8.	сопровождает Б Б	- БА			предвосхищает А А не
				21		- БА
9. предвосхищается А А не		- БА		22.	предвосхищает Б Б	- БА
10 предвосхищает Б Б не		- БА		23.	сопровождается А А не	- АБ
11 сопровождается А А		- АБ			предвосхищает Б А
				24.		- БА
12 сопровождается Б А не		- БА			сопровождается Б А не
				25		- АБ
. сопровождается Б		- АБ		26.	предвосхищается Б	-БA

 

 

Методика оказалась хорошо применима к поставленной задаче, и после не- значительного количества проб ее можно было проводить практически на всех моих испытуемых. Подсчитывая, сколько правильных ответов давали ныряльщи- ки за три минуты, я мог очень быстро оценить потенциал их умственных возмож- ностей на глубине. Методика оказалась также достаточно сенситивной, поскольку сниженное выполнение отмечалось уже на глубине 100 футов (30 метров), что является наименьшей глубиной, на которой может быть достоверно зафиксирова- но снижение способности к логическому мышлению.

Значит, если для логического мышления в самом деле нужна кратковремен- ная память, то должны возникать трудности при выполнении вышеописанного теста одновременно с запоминанием телефонных номеров! Мы старались не пе- регружать наших испытуемых, поэтому мы начали с того, что давали им только одну или две единицы информации для запоминания параллельно с выполнени- ем теста. Это не дало никакого результата, после чего мы стали давать им для за- поминания ряд из шести цифр (вы помните, что шесть цифр — это почти что средний объем цифровой памяти, то есть подобный цифровой ряд может занять большую часть кратковременной памяти).

Вот как проводился эксперимент. Каждому испытуемому давалось шестизнач- ное число, например, 731928; ему давалась инструкция произнести это число вслух и продолжать повторять его. Тем временем ему предъявляли предложение типа «А предвосхищает Б — БА», имелось две кнопки с надписями «Истина» и

«Ложь», и он должен был нажать соответствующую кнопку, продолжая повторять телефонный номер. Наши испытуемые поначалу были шокированы просьбой вы- полнять два этих задания одновременно, но, к их собственному удивлению, они обнаружили, что сделали очень мало ошибок как при запоминании цифр, так и при оценке истинности суждений. Однако в условиях запоминания шестизначных чисел сохранялась устойчивая тенденция к замедлению процесса логического мы- шления, хотя уровень снижения был существенно меньше ожидаемого. Но явля- ется ли снижение скорости логического мышления свидетельством того, что крат- ковременная память действует в качестве рабочей памяти?

Принимая во внимание все вышеизложенное, можно говорить о том, что кратковременное хранилище памяти включено в систему, связанную с процесса- ми мышления, понимания и научения, но это включение никоим образом не яв-

 

Упрощенное изображение модели рабочей памяти, предложенной Бэддели и Хитчем. Центральный ис- полнитель осуществляет функции контроля и поддерживается двумя вспомогательными системами: визуальной и вербальной.

ляется полным; они взаимно пересекаются, но никак не зависят полностью от кратковременной памяти. В результате мы пришли к идее переформулировать на- шу концепцию кратковременной памяти и попытаться выделить некоторые ее компоненты.

Исходя из того, что рабочая память является сложной и гибкой системой, мы решили, что наилучшая стратегия будет состоять в выделении определенных ее компонентов в попытке с ними разобраться. Поэтому мы начали с предположе- ния о существовании некоего ядра, ответственного за регуляцию всей системы, обозначив его термином центральный исполнитель. Мы предположили, что цент- ральному исполнителю содействует некоторое количество вспомогательных сис- тем, позволяющих снять с него часть функций кратковременного хранилища и та- ким образом освободить часть его собственной емкости для выполнения задач, требующих обработки информации. Это центральное звено системы можно срав- нить с боссом, который для того, чтобы избежать перегрузки, загружает рутинной частью своей работы помощников, освобождая себя полностью для разрешения более важных проблем.

 

Фонологическая петля

 

Вы, вероятно, помните, что кратковременной памяти часто приписывается такая характеристика, как опора на речевое кодирование, — большая часть моделей кратковременной памяти включают процесс повторения, происходящий, как пра- вило, с помощью субвокальной речи и служащий для сохранения следа памяти. Отделяя данный аспект памяти от остальных, мы выделили вспомогательную си- стему, которую назвали артикуляторная, или фонологическая, петля. Предположе- ние о существовании такой вспомогательной системы поддерживается тремя группами данных. Это, во-первых, эффект акустического, или фонологического,

сходства; например, ошибочные ответы испытуемых обычно фонологически сходны с правильным элементом (замена С на Ф и П на Б), а последовательности элементов с похожими звуками сложнее для запоминания в порядке предъяв- ления. К примеру, ряд букв П Д Г Т В Б запомнить сложнее, чем К Щ Р Й Л Ф; рот год род мот кот запоминаются труднее, чем вес май чан бар тип.

Вторым источником данных является тот факт, что непосредственное воспро- изведение зрительно предъявляющихся цифр может быть нарушено, когда испы- туемого просят игнорировать нерелевантный вербальный материал. Воспроизве- дение нарушается одинаково сильно, предъявляется ли нерелевантный материал на английском или же на арабском языке; это говорит о том, что процесс воспро- изведения происходит скорее на звуковом, чем на семантическом уровне. Этот эффект служит не просто для отвлечения внимания, так как бессмысленные шу- мы, даже очень громкие, не нарушают процесс запоминания. Наша интерпрета- ция эффекта нерелевантной речи заключалась в предположении, что нерелевант- ный вербальный материал пробивается в речевые отделы кратковременной памяти, даже когда испытуемый старается его игнорировать; выполнение наруша- ется вследствие искажения следа памяти. Мы предположили, что шум не мешает запоминанию, поскольку его не пропускает в кратковременную память некий фильтр, способный отличать шум от речи. Нами было обнаружено, что пение яв- ляется таким же деструктивным фактором, как и речь, но при этом инструмен- тальная музыка дает меньший эффект, что имеет важное значение для понимания сущности процесса звуковой фильтрации.

Третьим источником информации об артикуляторной петле являются прове- денные нами эксперименты по влиянию длины слова на объем памяти. Мы обна- ружили очень четкую связь между длиной слова и увеличением объема памяти. Вы можете проследить ее сами, используя расположенную ниже таблицу. Негромко прочтите каждый столбец, затем закройте его и выпишите слова или первые две- три буквы каждого слова. За каждое правильное слово засчитывается одно очко.

 

чет	два	сбор	бант	брать
вред	вред	злой	вред	бант
бант	злой	вред	злой	чет
сбор	ум	два	сбор	Два
брать	жить	брать	два	сбор