Монистическая и множественная модели памяти

История вопроса

Экспериментальное изучение памяти началось в конце XIX столетия. В двух теоретических подходах, доминировав­ших в то время (ассоционизме и психо­логии сознания), был намечен первый

вариант решения проблемы относитель­но основных разновидностей памяти.

Монистическая позиция, развиваемая в ассоционизме, а чуть позже и в бихевио­ризме, состояла в утверждении того, что, несмотря на видимое различие типов и видов памяти, они отличаются друг от друга не принципиально, а только разной степенью прочности ассоциаций, послед­няя же — величиной отсрочки между на­учением (переработкой сигнала) и вос­произведением. Отсюда естественно вы­текали требования к экспериментальной схеме: квантификация условий, при кото­рых образуются и упрочиваются ассоци­ации (или связи между стимулом и реак­цией). Эта экспериментальная процедура вызывала много возражений, так как в ос­нове такой методологии лежит негласное допущение о том, что длительность фи­зического действия стимула тождествен­на продолжительности его психологичес­кого воздействия и что временной интер­вал, отделяющий стимул от процесса его воспроизведения, является адекватной единицей для описания психологическо­го феномена памяти.

Психология сознания, используя преж­де всего данные интроспекции, положи­ла начало множественной (двойственной) трактовке памяти. Наиболее ярким пред­ставителем этой линии исследования был У. Джемс. Он различал первичную и вто­ричную память. Содержание первичной памяти составляют впечатления, непос­редственно присутствующие в сознании. Эта память имеет преходящий характер, ее содержание быстро стирается и забы­вается. Вторичная память является посто­янной, ее содержание — это наши посто­янные знания. Они статичны и трудно поддаются воспроизведению. Эти типы памяти следует рассматривать как два со­стояния, порождаемые различными про­цессами. Позже эти два типа получили на­звание кратковременной (КП) и долго­временной (ДП) памяти.

В настоящее время существуют тео­рии, продолжающие как монистическую, так и множественную традицию. К при­меру, монистическая позиция получила

плодотворное развитие в коннекциониз-ме. Представление о принципиальной несводимости кратковременной памяти и долговременной памяти к единым ме­ханизмам развивается в рамках инфор­мационного подхода; эту позицию разде­ляют многие нейро- и патопсихологи.

Аргументация сторонников теории двойственности памяти обычно сводится к следующему [Richard et al, 1992J: если бы КП и ДП были проявлением единой па­мяти, то они подчинялись бы единым за­конам, следовательно, одни и те же фак­торы должны были бы оказывать сходное действие на мнемический результат в слу­чае его регистрации при небольшой и дли­тельной отсрочках. Выделено несколько таких «критических» факторов; среди них: 1) число построений и 2) продолжитель­ность интервала между предъявлением двух стимулов (так называемое распреде­ленное и концентрированное научение). Оказывается, что число повторений (одно или несколько) не влияет на результат воспроизведения при отсрочке в 2 с, но уже при отсрочке в 8 с продуктивность вос­произведения оказывается зависимой пе­ременной от числа повторений. Сходная картина обнаружена и в отношении фак­тора распределенного/концентрированно­го научения. При небольших отсрочках этот фактор не оказывает влияния на ре­зультат воспроизведения, но при отсроч­ках, превышающих 10 с, он становится значимым.

В пользу существования двух типов па­мяти говорят и данные, полученные в эк­спериментах с использованием электро­шока. Испытуемые не в состоянии вспом­нить отдаленные события, но обнаружи­вают относительную сохранность воспро­изведения в том случае, если опрос произ­водится сразу же после шокового воздей­ствия. К обсуждению возможных механиз­мов и темпоральных границ разных видов памяти мы вернемся чуть позже.

Современные воззрения на КПиДП

Идея существования двух типов памяти получила второе дыхание после возник­новения кибернетики. Н. Винер в 1948 г.

разделил память на текущую и постоян­ную. Эта дихотомия была подхвачена психологами в 1950—60 гг. и зафиксиро­вана в понятиях КП и ДП. Примерно в то же время появились понятия опера­тивной и рабочей памяти, каталожных ящиков, регистров и буфера.

В 1958 г. Д. Бродбент в статье «Пер­цепция и коммуникация» предложил мо­дель когнитивной переработки, согласно которой перцептивная информация па­раллельно поступает в сенсорные регис­тры, соответствующие различным мо­дальностям сигнала. Там она хранится очень короткое время (несколько сот миллисекунд) и затем передается в сле­дующий блок, где уже подвергается пос­ледовательной переработке и перекоди­рованию в вербальную форму. Этот блок переработки имеет ограничения, но ин­формация может там храниться значи­тельно дольше (порядка нескольких се­кунд). Этот блок соответствует кратко­временной памяти. Вероятность перехо­да информации из КП в ДП зависит от глубины и качества ее переработки.

Одна из первых моделей, почти до­словно воспроизводящая идею Джемса, была предложена Н. Во и Д. Норманом. В 1965 г. (см. приложение). Авторы по­лагали, что информация из первичной памяти теряется не просто потому, что постепенно там затухает, а потому, что она вытесняется вновь поступающей ин­формацией, т. е. из-за интерференции. Экспериментально изучалось, как изме­няется объем информации, хранящейся в первичной памяти, в зависимости от числа интерферирующих элементов.

Испытуемым зачитывали список из 16 цифр со скоростью 1 или 4 цифры в се­кунду. Последняя цифра была тестовой и повторялась дважды: в одной из пози­ций в ходе серии (от 1 до 15), в начале се­рии и ее конце. Испытуемый должен был назвать (вспомнить) цифру, которая сле­довала непосредственно за тестовой, ког­да она впервые предъявлялась в серии. Ясно, что чем раньше появлялась тесто­вая цифра в серии, тем она подвергалась большему числу интерференции. Если

верна идея о том, что информация исче­зает из первичной памяти из-за интерфе­ренции, то результат воспроизведения должен быть функцией от числа интер­ференции. Авторы получили кривую, монотонно убывающую в зависимости от числа интерференции.

Р. Аткинсон и Р. Шифрин (1968) (см. приложение) разработали множествен­ную модель памяти, введя дополнитель­ные элементы: не только структурные, но и динамические. Согласно их модели, информация не просто «перекачивается» из одного блока в другой, а копируется пу­тем переведения в другие коды. Сначала информация поступает на многочислен­ные сенсорные регистры, где каждый стимул характеризуется набором первич­ных признаков. Далее информация посту­пает в кратковременное хранилище (КВХ), «где она сохраняется в течение некоторо­го периода времени, длительность кото­рого обычно зависит от индивида» [Аткин­сон, 1980, с. 29]. Для поддержания инфор­мации в КВХ испытуемый «создает свое­го рода буферную емкость для повторе­ния», способную удерживать небольшое количество элементов (7—9 цифр) в тече­ние примерно 30 с. Авторы выделили в КВХ особую «слуховую вербально-языко-вую систему», которая обеспечивает по­вторение информации в КВХ. «Каждый из элементов, поступающих в буфер, вытес­няет один из элементов, уже находящих­ся там» [там же, с. 37]. Поступление эле­ментов в буфер может контролироваться. Поэтому КВХ «можно считать оператив­ной памятью» [там же, с. 31]. КВХ связа­но с ДВХ (долговременное хранилище), от­куда могут поступать «вербальные ассоци­ации» и необходимая для выполнения те­кущих задач информация. Извлечение информации из ДВХ требует соответству­ющего выбора стратегии. Одной из опе­раций управления над потоком инфор­мации является ее повторение в КВХ. Ин­формация из КВХ поступает в ДВХ в ре­зультате перекодирования в особый кон­цептуальный код, который структуриру­ет информацию, обеспечивая тем самым ее долговременное хранение.

Несмотря на успешное развитие моде­лей памяти, использующих компьютер­ные метафоры, стало понятно, что ана­логия между переработкой информации у человека и компьютера не является удовлетворительной. Прежде всего иссле­дователи столкнулись с фактом непосто­янного участия таких переменных, как мотивация, интенция, интерес, внимание и осмысленность материала на результа­тивность мнемической системы.

В эволюции компьютерной идеоло­гии можно выделить три периода. Сна­чала были выделены две формы хране­ния: кратковременная и долговремен­ная. Затем постулировалось различие между сенсорным регистром и соб­ственно кратковременной памятью. И наконец, внутри КП были выделены структурные и функциональные компо­ненты ( КВХ и буфер повторения).

Сенсорная и оперативная память

Сенсорная (сверхкратковременная) память

Впервые понятие сенсорной памяти как отличной от КП было введено Аткинсо-ном под названием сенсорного регистра. Предполагалось, что для каждой модаль­ности существует свой, строго специ­фичный, регистр, где информация хра­нится непродолжительное время (от не­скольких сот миллисекунд до нескольких секунд в зависимости от модальности). Далее информация пассивно «перекачи­вается» в КВХ.

Исследованию сверхкратковремен­ной памяти были посвящены работы В.П. Зинченко и его коллег в 1970—80-е гг. по микрогенезу восприятия.

Оперативная память

Термин «оперативная память» было вве­ден Н.И. Жинкиным в 1958 г. для описа­ния мнемических процессов, участвую­щих в реализации актуальных действий (цит. по: [Зинченко, 2002]). Т.П. Зинчен­ко считает, что оперативная память ха­рактеризуется следующими характеристи­ками: объем, точность, скорость запоми-

нания, длительность сохранения, лабиль­ность и помехоустойчивость (с. 51). Тер­мин оперативной памяти примерно в то же самое время начали использовать Ат-кинсон и Шифрин. Они полагали, что внутри КП можно выделить две составля­ющие: одна выполняет функцию хране­ния, вторая — функцию переработки. Эти авторы впервые указали на то, что инфор­мация не хранится в КП пассивно, а ак­тивно поддерживается (в течение 15—ЗОс) и перекодируется, прежде чем перейти в ДП. Для обеспечения оперативной пере­работки требуются ресурсы, поэтому про­дуктивность КП (и ее подотдела — опера­тивной памяти) в значительной мере за­висит от аттенционных нагрузок.

В 1974 г. А. Бэддели и К. Хитч, ссыла­ясь на идею Аткинсона (о том, что в хра­нилище существует способность поддер­живать информацию в активном состоя­нии), а также на идею Ф. Крэйка (о том, что прочность следа напрямую зависит от процессов кодирования (см. далее), раз­работали модель оперативной памяти. Под оперативной памятью понимается система хранения и переработки инфор­мации, которая является не модально-специфической, а мультимодальной. Эта система состоит из 3 компонентов: цент­рального исполнительного процессора и двух «систем-рабов», одна из которой спе­циализируется на переработке вербаль­ного материала — «артикуляционная пет­ля», а вторая имеет отношение к визуаль­но-пространственной памяти — «визуаль­но-пространственная матрица» [Baddeley, 1987, р. 70-71].

Согласно модели, в артикуляционной петле автоматически поддерживается некоторое количество информации. Это количество зависит от времени, необходи­мого для вокализации вербального матери­ала, и составляет примерно 1,5-2 с. Поэто­му «емкость памяти можно выразить либо через количество стимулов, либо через об­щую длительность проговаривания» [там же, с. 79]. Бэддели обнаружил сходные ли­нейные функции скорости чтения и вели­чины непосредственного припоминания в зависимости от длины слова (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Зависимость количества правиль­ных ответов и скорости чтения от количе­ства слогов.

Была выведена следующая законо­мерность: S = с + kR, где s — емкость па­мяти, R — скорость чтения, с и к — ко­эффициенты.

В многочисленных экспериментах было затем показано, что подавление артикуляции (или выполнение задач, тре­бующих участия артикуляционной петли) влечет за собой снижение емкости опе­ративной памяти. Центральный процес­сор может увеличить емкость хранения, «включая» ментальные операции повторе­ния. К рассмотрению визуально-простран­ственной матрицы мы обратимся позже.

В теории Д.А. Ошанина [Ошанин, 1977] была развита идея оперативного об­раза — аналога оперативной памяти в ви­зуальной модальности. Оперативный об­раз складывается при выполнении конк­ретной деятельности. Его содержание не изоморфно сенсорной информации: в нем акцентированы характеристики объекта, существенные в условиях кон­кретного действия, и, наоборот, сверну-

ты малоинформативные в данный мо­мент свойства.

В исследованиях В.П. Зинченко [Зин-ченко, 1980] и его коллег было показано, что процесс формирования перцептивно­го образа развернут во времени и вклю­чает в себя ряд перцептивных действий, начиная с выделения признаков и закан­чивая собственно построением образа. Этот образ выполняет оперативную фун­кцию, включающую управление конк­ретным исполнительным действием.

ОбъемКПиДП

Классическая позиция состоит в том, что объем памяти является константой, и ког­да количество информации переполняет этот объем, она теряется. Этот объем оп­ределяется пропускной способностью сен­сорной памяти. Так, Гамильтон описывал эту форму памяти как сиюминутную и предложил метод измерении ее объема: если бросить гравий на пол, то одним взглядом будет трудно охватить более 7—8 ед. В 1956 г. Дж. Миллер предположил, что в КП удерживается неизменное число еди­ниц, совокупность которых была названа танком. Объем шанка у взрослого чело­века является фиксированным, будь то

единицы визуальной информации (бук­вы) или слуховой. Этот объем стал изве­стен как магическое число, равное 7 + 2. А. Бине показал, что эта величина изме­няется с возрастом; по его оценкам, объем непосредственной памяти от 2 до 10 лет возрастает с 2,5 до 5 ед.

Для определения объема ДП невоз­можно разработать аналогичную (расчет­ную) экспериментальную процедуру; при­нято считать, что объем ДП бесконечен.

Эффект первичности и недавности

Если испытуемому предложить ряд сти­мулов для заучивания, а затем попросить его воспроизвести эти стимулы в произ­вольном порядке, то вероятность воспро­изведения первых и последних стимулов будет выше, чем стимулов, расположен­ных в середине ряда. Этот феномен по­лучил название эффекта первичности и недавности. Если исходить из того, что информация переходит из КП в ДП в ре­зультате ментальных повторений, то можно подсчитать количество повторе­ний, приходящихся на один стимул, пока он находится в КП. Нетрудно убедиться, что количество повторений зависит от се­риального места стимула в ряду: Ранду

Рис. 3.9. Зависимость частоты воспроизведений и количества повторений от сериального места стимула.

(цит. по: [Richard et al., 1992]) подсчитал число повторений, приходящихся на каж­дый стимул, и сопоставил эти данные с позиционной кривой воспроизведения. Он просил своих испытуемых вслух по­вторять каждое из 20 слов, которые предъявлялись последовательно (продол­жительность предъявления — 1 слово че­рез 5 с) (рис. 3.9).

Данная кривая хорошо совпадает с кривой первичности — недавности, по­лученной в многочисленных эксперимен­тах на разных модальностях и при разных межстимульных интервалах. Обычно эф­фект первичности объясняется тем, что стимулы уже перешли в ДП, а эффект не­давности — их нахождением в КП. В та­ком случае количество элементов, прихо­дящихся на восходящую часть U-образ-ной кривой, можно считать объемом КП.

Однако после работ С. Стернберга стало понятно, что объем КП есть вели­чина, зависимая от скорости сканирова­ния. В 1969 г. он разработал эксперимен­тальную схему, носящую сейчас название парадигма Стернберга: испытуемому предъявлялся набор из нескольких цифр (от 1 до 6), а затем следовала тестовая цифра; требовалось, как можно быстрее сказать, была ли эта цифра в наборе. Был получен результат: время ответа линейно возрастает вместе с количеством цифр в наборе. На основании этих данных Стер-нберг предположил, что при выполнении задачи опознания происходит процесс сканирования информации в КП и вре­мя, необходимое для сканирования каж­дого единичного стимула, равняется 38 мс.

Однако для подсчета количества сти­мулов необходимо знать, в каком коде хранится этот стимул: было выяснено, что разные виды и типы памяти различаются форматом, в котором хранится информа­ция (см. ниже). Кроме того, был обнару­жен долговременный эффект недавности, который ставил под сомнение основной тезис о том, что эффект недавности обус­ловлен количеством информации, храня­щейся в КП. В 1974 г. И. Бьорк и соавт. (цит. по: [Nakajima et al., 1989]) разработа­ли парадигму непрерывных дистракторов

по схеме, которая исключала интерпрета­цию эффекта недавности как следствие сохранности стимулов в КП. Новизна эк­спериментальной схемы состояла в том, что стимулы чередовались с дистрактора-ми. Поэтому межстимульный интервал и интервал удержания всегда были заполне­ны дистракторами. Эффект недавности, полученный в данной парадигме, получил название долговременного эффекта недавно­сти (ДЭН). Одно из объяснений ДЭН со­стояло в том, что испытуемый поддержи­вает в КП стимулы за счет распределения внимания.

В 1989 г. другие исследователи [Na­kajima et al., 1989] провели эксперимент, в котором в качестве дистракторов ис­пользовались задачи разного уровня сложности: было показано, что величи­на ДЭН снижается по мере возрастания сложности задачи. Особенно сильно ска­зывается влияние сложности дистракто­ров на последние стимулы (8-е и 9-е се­риальные места в списке слов, которые надо запомнить). Однако авторы обнару­жили наличие ДЭН через одну неделю после эксперимента, что говорит в поль­зу того, что в этом эффекте участвуют и компоненты ДП.

В 1990 г. Л. Коппенааль и соавт. [Кор-penaal et al., 1990] на основе серии экспе­риментов, в которых варьировалась дли­тельность стимула, показали, что появле­ние ДЭН может быть объяснено тем, что испытуемые адаптируются, вырабатывая стратегию «распределения времени». То есть кратковременная память может фун­кционировать при переработке непре­рывных дистракторов, но только при од­ном необходимом условии — длина пос­ледовательности последних должна оста­ваться неизменной (рис. 3.10).

Коды КПи ДП

Предполагается, что акустический код является предпочтительным для хране­ния информации в сверх кратковремен­ной памяти. В экспериментах (проведен­ных на английской выборке) визуально предъявлялись буквы для опознания. По-

Рис. 3.10. Зависимость воспроизведения от места в ряду при единой и разной длинах списка дистракторов.

казано, что ошибки происходят из-за акустического перепуты вания, а не визу­ального (например, буква «Е» перепуты­вается с буквой «С», а не с «F» из-за сход­ства их произношения) (цит. по: [Richard et al., 1992]). В визуальной КП информа­ция подвержена более всего простран­ственной интерференции, на основании чего некоторые авторы делают вывод о том, что доминирующим кодом КП яв­ляется пространственный. В доказатель­ство приводят результаты экспериментов Л. Брукса, в которых испытуемые долж­ны были ментально сканировать букву «F», отмечая точки изгибов либо вербаль-но (если угол фигуры прилегает к осно­ванию или к верхней горизонтали — от­вет «да», в противном случае — ответ «нет»), либо мануально (делая пометки в пространственно организованном прото­коле). Был получен важный результат: ви­зуальная задача выполнялась точнее в случае вербального ответа. А. Бэддели и К. Либерман [Baddeley, 1987, с. 112] про­вели уточняющие эксперименты, в кото­рых сравнили интерферирующее воздей­ствие «визуально-пространственного» и чисто «пространственного» кодов при вы­полнении задачи ментального сканирова­ния. Экспериментальным материалом служила задача Брукса. Испытуемые дол-

жны были сканировать цифры, разбросан­ные в случайном порядке в матрице 4x4. В качестве не визуальной пространственной интерферирующей задачи использовалась задача слежения за маятником, издающим звук в темной комнате. Оказалось, что ин­терферирующее действие визуально-про­странственной задачи может быть объяс­нено тем, что она включает в себя про­странственный компонент.

При переходе в ДП происходит пере­кодирование информации в вербально символический код. Поскольку до насто­ящего времени нет определенности относительно того, происходит ли это перекодирование континуально или дис­кретно, то неясно, что следует считать объемом КП и ДП.