Исследования памяти в когнитивной психологии

Сенсорные регистры: характеристика, методы и результаты исследований.

П. Линдсей, Д. Норманн

«НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ОТПЕЧАТОК» СЕНСОРНОЙ ИНФОРМАЦИИ

Для того, чтобы успеть выделить характерные признаки сенсорного сигнала и установить, что он собой представляет, может потребоваться больше времени, чем время действия самого сигнала. Логическая функция системы «непосредственных отпечатков» сенсорной информации (ее иног­да называют иконической памятью — ИП) заключается в том, чтобы обес­печить системам выделения признаков и распознавания образов время, необходимое для обработки сигналов, воздействующих на органы чувств.

После воздействия зрительного сигнала его образ сохраняется не­сколько десятых секунды. Этот образ представляет собой «непосредствен­ный отпечаток» зрительной сенсорной информации. Следовательно, мож­но обрабатывать сенсорный сигнал в течение времени, превышающего длительность действия самого сигнала. «Непосредственный отпечаток» полезен в тех случаях, когда сигнал действует очень недолго, как при просмотре кинофильмов и телевизионных передач; он обеспечивает так­же непрерывность восприятия при моргании или движении глаз. При кратковременном предъявлении сигнала длительность воздействия почти не играет роли; существенное значение имеет лишь время, в течение которого сигнал остается в системе ИП.

Очевидно, система ИП не только сохраняет четкое представление о сенсорных сигналах, поступивших в течение последних нескольких де­сятых секунды, но и содержит больший запас информации, чем может быть использовано. Это расхождение между количеством информации, хранящимся в сенсорной системе, и тем ее количеством, которое может быть использовано на последующих ступенях анализа, имеет чрезвычай­но важное значение. Оно указывает на некоторую ограниченность объе­ма памяти на последующих стадиях, несвойственную самой сенсорной стадии. Эта ограниченность проявляется при попытке запомнить предъявленный материал. Огромное количество информации, содержа­щейся в сенсорном образе, обычно несущественно для интерпретации его значения. Более того, нередко чрезмерное количество деталей лишь затрудняет дело. ЭВМ, которые пытаются читать печатный текст, рас­шифровывать фонограммы устной речи и даже читать напечатанные нот­ные знаки, легко сбиваются при наличии в информации на входе самых нехитрых деталей, на которые человек никакого внимания не обратит при выполнении той же задачи. Мельчайшие пятна краски или разры­вы печатных букв сбивают счетно-решающие устройства, человек же часто просто не замечает даже орфографических ошибок.

Сенсорная система должна сохранять точный образ всего, что воздействует на органы чувств, поскольку, хотя большая часть этой ин­формации окажется ненужной, сенсорная система неспособна определить, какие аспекты вводимой информации могут быть существенными. Это могут выполнить только такие системы, которые распознают и интерпре­тируют сигналы. Система ИП, казалось бы, идеально соответствует свое­му назначению. Эта система удерживает в течение короткого времени весь материал, обеспечивая процессам распознавания образов возмож­ность извлечения и выбора. <...>

Емкость системы ИП.Легко показать, что система ИП исходно со­держит больше информации, чем используется на последующих ступенях анализа. Предположим, что испытуемому на мгновение предъявляют сложный зрительный образ. Он сможет извлечь из этого образа лишь небольшое количество содержащейся в нем информации и заявит, что ему не хватило времени «увидеть» все. Но если испытуемому велят смотреть лишь на определенную часть изображения, он сможет сосредоточить на ней все свое внимание и дать очень точное описание. Это свидетельству­ет о том, что ограничение нашей способности воспринимать сенсорные сигналы появляется в процессе анализа.

Эксперимент Сперлинга. Следует тщательно проанализировать этот эксперимент, чтобы ознакомиться с основной методикой, используемой при изучении «непосредственного отпечатка» сенсорной информации. В одном из основных экспериментов карточку, на которой изображено 9 букв, расположенных в три строки по 3 буквы в каждой (рис. 1), предъявляют в тахистоскопе в течение 50 мс. Обычно испытуемому уда­ется прочитать только 4 или 5 букв из 9. Даже если увеличить число букв в карточке или изменить длительность ее предъявления, испытуемый почти неизменно называет примерно 4 — 5 букв (рис. 2).

Если мы хотим выяснить, что же в действительности может уви­деть испытуемый, не следует просить его сообщать обо всем, что он видит. Возможно, что он видит все буквы, а затем забывает некоторые из них. Чтобы проверить это предположение, мы можем попросить его дать частичный отчет о предъявленных буквах. В этом случае, как и ранее, предъявим карточку с девятью буквами, но затем предъявим карточку, где

прямоугольным значком отмечено место одной из них, и попросим испытуемого просто назвать отмеченную букву. До предъявления карточ­ки с прямоугольной меткой испытуемый не знает, какая из девяти букв будет отмечена (рис. 1).

Если испытуемый всегда может назвать произвольно помеченную букву, это означает, что он действительно в состоянии увидеть в одно мгновение все девять букв; если он может узнать, какая буква будет помечена лишь после предъявления стимулирующей карточки, значит, он удерживает в системе ИП все девять букв, чтобы иметь возможность отыскать там отмеченную букву и назвать ее.

Результаты этого эксперимента показаны на рис. 3: испытуемый по­чти всегда правильно называет помеченную букву. Таким образом, он ви­дит больше, чем .может сообщить в отчете. Очевидно, в исходном экспери­менте в системе ИП содержались все буквы, но к тому времени, когда ис­пытуемый воспроизвел три или четыре из них, остальные стерлись в его памяти.

Рис. 3 I – идеальный случай; II – фактические данные

Это весьма ценная методика для изучения восприятия, Следующий способ ее применения состоит в том, что вводится: задержка» т.е. щетка появляется не тотчас же после букв» а с некоторым интервалом.Это долж­но помочь нам вылепить, что представляет собой система ИП. Общие ре­зультаты применения этого приема можно предсказать» даже не ставя эк­сперимента. Во-первых, обычно, если метки яет, испытуемый может при­помнить только примерно четыре или пять на предъявленных ему букв. Во-вторых, он может воспроизвести любую из отмеченных букв» если мет­ка появляется одновременно с буквами. Таким: образом» если появление метки задерживается на достаточно долгое время, чтобы зрительный образ полностью стерся» ииспытуемый говорит, что он более не «видит» букв» то, как показано на рис. 2, испытуемый запомнит лишь примерно полови­ну (4—5) из 9 букв. Следовательно, вероятность того, что он запомнит одну определенную букву, указанную меткой, равна примерно 50%. Поэтому о увеличением задержки появления метки результаты будут колебаться от 100 до 50%.

Рис. 4

Типичные результаты подобного эксперимента показаны на рис. 4. Способность воспроизводить произвольно указанную букву постепенно понижается по мере задержки появления метки, причем после интервала около 500 мс кривая выравнивается. По-видимому, «непосредственный отпечаток» представляет собой образ сигнала, который стирается с течени­ем времени, так что по истечении 0,5 с от этого образа мало что остается. (Иначе говоря, стирание образа в памяти происходит по экспоненте с постоянной времени, равной примерно 150 мс)

Странные явления происходят с некоторыми типами меток. В преж­них исследованиях системы ИП применяли метку в виде кружка и испы­туемый должен был назвать букву, которая появлялась внутри этого круж­ка. Когда вскоре после набора букв появляется круг, то в отличие от экс­периментов с применением прямоугольной метки он, по-видимому, «стирает» ту букву, которая в ней заключена. Это явление стирания очень важно я интересно. Его можно использовать для регулирования длитель­ности удержания образа в ИП.

Р. Клацки

СЛУХОВОЙ РЕГИСТР

Если бы не было иконических образов, мы могли бы «видеть» зрительные стимулы лишь до тех пор, пока они остаются у нас перед глазами. Нам часто не удавалось бы распознавать быстро исчезающие стимулы, так как распознавание требует известного времени, иногда более длительного, чем то, в течение которого мы можем видеть сти­мул. Посмотрим теперь, что случилось бы, если бы не было эхоической памяти — сенсорного регистра для слуха. Путем аналогичных рассуж­дений мы приходим к выводу, что мы могли бы тогда «слышать» зву­ки лишь до тех пор, пока они звучат. Но такое ограничение привело бы к весьма серьезным последствиям: у нас возникли бы большие труд­ности с пониманием устной речи. Для иллюстрации этого Найссер-приводит следующий пример: иностранцу говорят No, not. zeal, seal (Нет, не усердие, а тюлень!). Найссер отмечает, что иностранец ниче­го не мог бы понять, если бы он не смог удержать в памяти z из слова zeal достаточно долгое время, чтобы сравнить его с s в слове seal. Не­трудно найти и другие примеры пользы эхоической памяти. Мы не смогли бы уловить вопросительной интонации в фразе Вы пришли?, если бы первая ее часть не была доступна для сравнения в момент зву­чания второй. Вообще, поскольку звуки имеют известную длитель­ность, должно существовать какое-то место, где бы их компоненты могли удерживаться в течение какого-то времени. Таким местом слу­жит сенсорный регистр для слуха.

Существование эхоического образа было продемонстрировано в экс­перименте, аналогичном демонстрации иконического образа в опытах Сперлинга. Испытуемые в этом эксперименте выступали в роли «четырехухих» людей, т.е. они прослушивали одновременно целых четыре поступавших по отдельным каналам. Отклонившись несколько в сторону, поясним, что канал означает источник информации, в дан­ном случае — звука. Это понятие, может быть, знакомо вам» если у вас есть стереофонический проигрыватель, В нем обычно имеется два дина­мика, которые несколько по-разному воспроизводят исполняемую музы­ку. Аналогичным образом можно сконструировать четырехканальную систему для проведения упомянутого выше эксперимента. Один способ состоит в том, чтобы установить четыре громкоговорителя и поместить испытуемого посередине между ними. Другой способ — использовать на­ушники, разделив каждый наушник так, чтобы к нему было подключе­но два источника звука. Морэй и его сотрудники нашли, что обе систе­мы — четыре репродуктора или «разделенные» наушники — примерно одинаково эффективны. Для наших целей главное то, что испытуемые могут различать отдельные каналы: когда их просят слушать один оп­ределенный канал, они в состоянии это сделать. Они слышат не просто сумбур звуков, а нечто такое, в чем можно различить сообщения, посту­пающие из разных источников.

Вернемся к «четырехухим людям». В экспериментах Морэя и его сотрудников каждый испытуемый участвовал в серии проб. В каждой пробе он прослушивал сообщения, поступавшие одновременно по двум, трем или четырем каналам (через репродукторы). Каждое сообщение со­стояло из 1—4 букв алфавита. Задача испытуемого заключалась в том, чтобы вспомнить эти буквы после того, как он их услышал. В одном варианте опыта он старался припомнить все буквы; это был вариант с полным отчетом. В другом варианте требовался частичный отчет — иро­де того, как это было в экспериментах Сперлинга. Сигналом к началу воспроизведения служил не звук, а свет. Испытуемый во время прослу­шивания держал в руках доску, на которой находились две, три или четыре лампочки, расположенные в соответствии с размещением репро­дукторов. Спустя 1 с после окончания передачи сообщений одна из лам­почек вспыхивала; это служило сигналом, после которого испытуемый начинал воспроизводить буквы, переданные по соответствующему кана­лу. т.е. давал частичный отчет. Морэй и его сотрудники кашли, что при частичного отчете процент припоминания был выше, чем при полном, независимо от числа используемых каналов и числа букв, передаваемых по одному каналу. Из этого, как и из экспериментов Сперлинга, можно сделать вывод, что непосредственно после предъявления букв (спустя 1 с) память содержала о них больше информации, чем в последующий период. По-видимому, эта информация была представлена в форме, яв­ляющейся слуховым аналогом иконического образа, т.е. в форме эхоического образа.

Зная о существовании эхоической памяти яла по крайней мер»; пред­полагая его, мы можем задать вопрос: как долго сохраняется в ней след звукового стимула? Ответ на этот вопрос неясен: оценки продолжительно­сти удержания информации в эхоической форме сильно варьируют. Одна из этих оценок основана на результатах исследований Дарвина, Терви и Кроудера, которые, подобно Морэю и его сотрудникам, пользовались ме­тодом частичного отчета. Дарвин и его коллеги давали испытуемым про­слушивать списки, состоявшие из трех элементов (букв или цифр); три таких списка передавались одновременно по трем каналам. Испытуемый воспроизводил либо все элементы, которые он смог запомнить (вариант с полным отчетом), либо, подчиняясь зрительному сигналу, называл элемен­ты, поступавшие по одному определенному каналу (вариант с частичным отчетом). Этот сигнал подавался спустя 0, 1, 2 или 4 с после окончания передачи сообщения. Результаты этого эксперимента представлены на рис. 1; из приведенного графика видно, что при неболыпих задержках (до 2 с) точность воспроизведения в варианте с частичным отчетом намного выше, чем при полном отчете, но при задержке сигнала дс 4 с эффективность при частичном отчете снижалась. Это указывает на то, что в эхоической памя­ти, которая, как мы предполагаем, обусловливает высокую эффективность частичного отчета (точно так же, как и в аналогичном опыте со зритель­ными стимулами), информация сохраняется примерно в точение 2 с.

В других экспериментах, проведенных с целью определить длитель­ность удерясания эхоического образа, испытуемым предъявляли звуки, которые нельзя было идентифицировать без предъявляемого вслед за ними «ключа». При этом исходили из предположения, что ключ может помочь испытуемому идентифицировать звук только в том случае, если в момент предъявления ключа в эхоической памяти егае сохраняется след этого звука. Постепенно увеличивая интервал между звуком и ключом и определяя максимальную задержку, при которой ключ все еще облегча­ет идентификацию звука, можно оценить длительность сохранения ин­формации в эхоической памяти. Если ключ помогает идентифицировать звуки, то информация, значит, еще хранится, а если он перестает помо­гать — эхоическая информация, по-видимому, исчезла (или по крайней мере исчезла настолько значительная ее доля, что даже ключ оказывает­ся бесполезным). Как и следовало ожидать, по мере увеличения интер­вала между первоначальным звуком и ключом последний обычно стано­вится все менее и менее эффективным: очевидно, след звука в эхоичес­кой памяти постепенно угасает.

Рассмотрим, например, что происходит с испытуемым, когда он при­слушивается к определенному слову ка фоке заглушающего шума, который действует примерно так же, как атмосферные помехи при приеме радиопередачи, испытуемый не может сразу разобрать это слово из-за шума. Спустя некоторое время после предъявления слова испытуемому предлагают пробу с двухальтернативным вынужденным выбором. Про­ба состоит в зрительном предъявлении ему двух слов — того» которое он слышал, и какого-нибудь другого (дистрактора) — спросьбой указать, какое из них он слышит вторично. Одно из этих слов выполняет роль ключа, о котором говорилось выше. Оно должно помочь испытуемому понять предъявленное ранее слово — в той мере, в какой испытуемый еще помнит услышанный им звук.

Рис. 1. Число элементов,воспроизводимых в эксперементе с частичным отчетом после предъявления слуховых стимулов,в зависимости от длительности задержки сигнала к воспроизведению. По­казана также эффективности воспроизведенияпри полном отчете

В этом и в других сходных но форме экспериментах максимальная задержка, при которой ключ помогает идентификация, а тем самым и оцен­ка длительности сохранения информации в зхоической памяти варьируют от 1 с до 15 мин — диапазон весьма широкий. Ввиду таких расхождений в оценках трудно определить, сколько же времени звуки удерживаются в слу­ховом регистре. Что касается таких высоких оценок, как 15 мин, то здесь возникают некоторые сомнения в их достоверности. Эти оценки основаны на предположении, что испытуемый все еще удерживает в памяти первичный, неидентифицированный след звука, когда ему предъявляют ключ, и что он использует этот ключ для идентификации звука. Возможно, однако, что испытуемый на самом деле уже произвел частичную идентификацию. На­пример, он размышляет: «Слово начиналось со звука с и состояло, кажет­ся, из двух слогов». Теперь он помнит уже не просто звук, а свое словесное описание этого звука и может легко удержать это описание в памяти на про­тяжении 15 мин. Тогда не удивительно, что и после значительного переры­ва испытуемый, получив ключ «Это либо «сурок», либо «понять», иденти­фицирует услышанное слово. По всей вероятности, 15-минутное сохранение эхоических следов можно объяснить именно такой частичной идентифика­цией. Вместе с тем упомянутое расхождение в оценках, может быть, отчас­ти отражает действительные различия во времени подлинного эхоического хранения, зависящие от различий в характере предъявляемых стимулов и в условиях эксперимента.

На сенсорном уровне следы звуков обычно сохраняются дольше, чем зрительные образы. Этот факт был использован для объяснения так назы­ваемых эффектов модальности¹. Один из примеров эффекта модальности можно видеть на кривых зависимости частоты свободного припоминания от места в ряду. При зрительном предъявлении списка слов (когда испы­туемый видит слова) получаются несколько иные результаты, чем при слу­ховом предъявлении слов (когда он их слышит). Различие касается конце­вого участка кривой. При слуховом предъявлении процент припоминания для слов, стоящих в конце списка, выше, чем при зрительном, тогда как в начальном участке кривой такого различия нет. Иными словами, несколь­ко последних элементов списка запоминаются лучше, когда испытуемый слышит их, чем когда он их видит. Это и есть эффект модальности.

Влияние модальности на вспоминание объясняют различной дли­тельностью сохранения следов в эхоической и иконической памяти. При этом указывают на то, что если список был предъявлен в слуховой фор­ме, то информацию о самых последних элементах списка можно извлечь из эхоической памяти (это возможно благодаря тому, что информация относительно звучания этих элементов сохраняется в течение нескольких секунд, т.е. на протяжении всего интервала между их предъявлением и вспоминанием), а иконическая информация о тех же самых элементах при их зрительном предъявлении удерживается недостаточно долго, чтобы создать какую-либо основу для их воспроизведения. Таким образом, слуховое предъявление обладает явным преимуществом.

Такое объяснение эффектов модальности подкрепляется данными. полученными при разной скорости предъявления элементов: различия между воспроизведением после слухового и зрительного предъявления при больших скоростях выражены сильнее, чем при малых. Именно та­ких результатов следовало ожидать, если объяснять эффекты модально­сти особенностями сенсорных регистров. Ведь при большой скорости интервал между предъявлением элемента и его припоминанием короче, чем при малой; таким образом, времени для угасания следов меньше, и поэтому в момент начала припоминания списка, предъявленного в слу­ховой форме, в эхоической памяти находится больше элементов, что со­здает преимущество для их припоминания. В отличие от этого на удер­жание иконического образа скорость предъявления не оказывает суще­ственного влияния (отчасти из-за быстрого стирания иконических следов, а отчасти потому, что при высоких скоростях последующие зрительные стимулы могут стирать те, которые им предшествовали); поэтому при больших скоростях число элементов, удерживаемых в иконической па­мяти после зрительного предъявления, не возрастает и не создается пре­имущества для их припоминания. Таким образом, слуховая модальность выигрывает от быстрого предъявления больше, чем зрительная.

Из всех этих рассуждений относительно эффектов модальности вытекает, что в эхоической памяти может одновременно сохраняться не­сколько слов из списка, предъявленного в эксперименте со свободным припоминанием. А это означает, что каждое новое слово не стирает сло­ва, которые ему предшествовали. Возникает вопрос: происходит ли во­обще стирание эхоического образа? Ответ на этот вопрос зависит от того, что мы будем понимать под стиранием. Если под стиранием иметь в виду нечто эквивалентное стиранию зрительного образа, т.е. подлинную заме­ну одного стимула другим, который за ним следует, то ответ, пожалуй, будет отрицательным. Вряд ли можно думать, что звук, непосредствен­но следующий за предъявлением какого-либо другого звука, эффектив­но элиминирует его. Мы уже отмечали, что, поскольку звуки следуют друг за другом во времени, должен существовать какой-то механизм для их удержания. Наша способность распознавать последовательности зву­ков должна означать, что новые звуки не стирают другие, только что им предшествовавшие. Если бы они их стирали, мы не могли бы понять фразу seal, not zeal. <...> Мы вообще не могли бы воспринимать речь, поскольку произнесение даже одного слога требует некоторого времени и нельзя, чтобы вторая его часть стирала первую.

g and Verbal Behavior. 1969. Vol. 3. P. 665-676.

Рис. 2. Влияние слуховой «приставки» на припоминание после­-

довательности при небольшом списке элементов. При наличии приставки частота ошибок возрастает по сравнению с контролем, особенно при воспроизведении последних элементов списка

Однако и в эхоической памяти все же, видимо, существует какое-то явление» подобное стиранию. Новые звуки шогут в некоторой степенимаскировать или уменьшать длительность хранения звуков, предъявлен­ных ранее. Это издание лучше называть интерференцией, чтобы отли­чать его от быстрого иполного стирания, более четко выраженного в иконической памяти. Эта эхоическая интерференция сходна с эффектом светлого поля, предъявлявшегося в экспериментах Стерлинга после набора букв, — она уменьшает время сохранения следов, но не уничтожа­ет их сразу.

Один из способов, позволяющих продемонстрировать эхоическуюинтерференцию, — это «эффект прибавки». Из двух кривых(рис. 2) одна отражает число ошибок при воспроизведения различных элементов в зависимостиот их положения в небольшом ряду, предъявляемом на слух. Другая кривая отражает результаты, полученные при добавлении к это­му ряду цифры «нуль» в качестве приставки. Хотя испытуемые никак не должны были реагировать на нуль и знали о той, что он появится, припоминание в этом случае было гораздо менее эффективным, чем в контрольном опыте, когда за элементами не следовал нуль.

«Эффект прибавки» объясняли тем, что добавление нристааки меша­ет сохранению эхоических следов: звук, который испытуемый слышит припроизнесении слова «нуль», разрушает информацию, которая уже находи­лась в эхоическои памяти и могла бы помочь припоминанию элементов ряда. В самом деле, при наличии приставки частота верного воспроизведе­ния снижается до уровня, соответствующего вспоминанию при зрительном предъявлении ряда; это говорит в пользу того, что утрачивается именно информация, находившаяся в эхоическои памяти, т.е. та, которая создает эффект модальности.

Степень интерференции, создаваемой приставкой, варьирует в за­висимости от соотношения последней с предшествующими звуками². Если, например, список элементов зачитывает мужской голос, а пристав­ку — женский, то эффект прибавки бывает выражен слабее, нежели в тех случаях, когда и список и приставка произносятся одним и тем же голо­сом. Если приставка произносится гораздо громче, чем элементы спис­ка, то эффект ее опять-таки снижается. Эти примеры позволяют предпо­лагать, что в тех случаях, когда приставка отличается по звучанию от элементов списка, создаваемая ею интерференция выражена слабее.

Приведенные объяснения различий, зависящих от модальности, и эф­фекта «прибавки» вызвали ряд возражений. В случае эффектов, создаваемых приставкой, одна трудность связана с тем, что такие эффекты возникают и в зрительной сфере. Найссер и Канеман³ просили испытуемых вспоминать короткие ряды цифр, предъявлявшиеся им зрительно в течение 0,5 с. Иног­да в конце списка ставился нуль, который испытуемые не должны были вспоминать (ряд цифр при этом имел вид 1375260 в отличие от ряда 137526, без приставки). В этом случае приставка оказывала такое же действие — воспроизведение ухудшалось, хотя ряды были хорошо видны и испытуемые знали, что они не должны обращать внимания на приставку.

В отличие от эффектов слуховых приставок эффекты зрительных при­ставок трудно объяснить свойствами сенсорной памяти. Канеман¹ высказал предположение, что все «эффекты прибавок» обусловлены процессами, сле­дующими за сенсорной регистрацией, которые организуют зарегистрирован­ные входные сигналы в группы. Поскольку при такой группировке «нуль», т.е. приставка, не может быть отделен от остальных цифр, особенно если его произносит тот же голос, его приходится включать в какую-нибудь группу, а это включение затрудняет вспоминание элементов ряда. Таким образом, Канеман относит «эффект слуховой прибавки» к явлениям, независимым от механизмов стирания информации в эхоическои памяти.

Кратковременная память: характеристика, методы и результаты исследований.

П. Линдсей, Д. Норман