Подход к исследованию памяти с позиций теории уровней переработки информации.

Основные постулаты когнитивной психологии

1. Информация перерабатывается поэтапно. Анализ информации начинается с момента поступления стимула в одну из сенсорных систем. Время между стимулом и ответом на него разбивается на короткие интервалы, каждый из которых соответствует определенному уровню переработки информации. Кроме того, разным этапам соответствует разная форма, в которой представлена информация о стимуле, и различное время хранения информации. Следовательно, имеются два основных критерия, согласно которым и выделяются основные подсистемы памяти: 1) время хранения информации, 2) форма представления информации (вид кодирования).

На каждом этапе информация подвергается обработке под влиянием различных регуляторных процессов (процессы повторения, внимания и др.).

2. Емкость систем ограничена. Для каждого этапа существует предел способностей человека к переработке информации.

Структурные теории памяти

Самыми ранними теориями в когнитивной психологии являются структурные теории, которые больше внимания уделяют структуре памяти и практически не изучают ее как процесс. Структурные теории памяти утверждают, что память делится на несколько подструктур, которые отличаются по времени хранения информации, способу ее кодирования, объему удерживаемой информации. Информация может быть закодирована тремя разными способами:

1) зрительное кодирование – представление материала в виде зрительного изображения;

2) акустическое кодирование – представление материала в виде звуков;

3) семантическое кодирование – представление материала в виде слов.

 Когнитивная психология, с ее компьютерной метафорой (человек как аналог компьютерной системы) вообще не знает разделения памяти на произвольную и непроизвольную (см. разделы 7 и 8). Общая для всех структурных теорий модель памяти представлена на рис. 8.

Сенсорный регистр или ультракратковременная память

Сенсорный регистр является первой подсистемой памяти, которая обеспечивает удержание в течение очень короткого времени продуктов сенсорной переработки информации, поступающей в органы чувств. В подсистему входят: 1) иконическая память – вид УКП, в которой хранится зрительная информация, 2) эхоическая память – вид УКП, предназначенный для акустической (слуховой) информации.

В соответствии с вышеназванными критериями УКП можно охарактеризовать следующим образом:

1) время хранения информации: иконическая память – 0,25 – 0,5 секунды, эхоическая – 2 секунды.

2) форма хранения информации – “непосредственный отпечаток”: иконическая – зрительный, эхоическая – слуховой.

Необходимость вычленения УКП как отдельной подсистемы позволяет решить ряд проблем. Как объяснить тот факт, что даже в том случае, когда время воздействия стимула столь мало, что сенсорная система не успевает его опознать (скорость нервных процессов ограничена), человек все-таки может сообщить, что именно он видел? Почему, несмотря на то, что человеческий глаз находится в постоянном движении, видимый мир остается неподвижным? Основная функция СР состоит в том, чтобы обеспечить сенсорным системам время, необходимое для обработки сигналов, предоставлять им на это время полную “картину – копию” сигнала, стабилизировать внешний мир. Следовательно, чтобы обеспечить выбор нужного сигнала, СР должен предоставлять всю информацию в количестве большем, чем может быть обработано, сохранять все возможности для будущего выбора.

Эксперимент Дж. Сперлинга (методика частичного отчета). Существование СР как особого вида памяти было доказано в серии экспериментов Дж. Сперлинга. Отправным моментом для создания методики послужил следующий факт: испытуемым предъявлялись на короткое время (около 0,5 с.) несколько символов; чем больше символов предъявлялось, тем хуже была точность воспроизведения, однако испытуемые сообщали, что они видели гораздо больше, чем им удалось вспомнить. Сперлинг предположил, что люди видят больше информации, чем могут воспроизвести, поэтому не следует предлагать им вспомнить все символы (методика полного отчета), а только некоторые, на которые нужно неожиданно обратить внимание после экспозиции. Общая схема эксперимента такова.

Сначала на очень короткое время показывалась карточка с буквами (рис. 9 а), затем через определенное время предъявлялась пустая карточка с меткой в виде кружочка (рис. 9, б), которая должна указывать на место той буквы, которую необходимо вспомнить. Каждая буква воспроизводилась практически в 100% случаев, независимо от ее расположения. Поскольку испытуемый не знал заранее, какую букву ему нужно будет вспомнить, можно заключить, что все 9 букв были доступны для воспроизведения, следовательно они все сохранялись в СР. Таким образом, объем информации, сохраняемой в СР, практически неограничен.

С помощью этого эксперимента также были установлены другие характеристики СР – время хранения информации и тип забывания. Дж. Сперлинг произвольно варьировал временной интервал между подачей стимула и предъявлением метки. Приблизительно до 0,25 – 0,5 с воспроизведение было 100%-ным и испытуемые сообщали, что они “видят букву, помещенную в кружок”. При увеличении времени задержки, воспроизведение ухудшалось, а сигнал “метка” стирал образ буквы и замещал ее, т.е. испытуемые на месте буквы видели только метку – кружок. Это значит, что механизмом забывания в зрительном СР является стирание старых следов новыми, однако простое угасание следов памяти также не исключается.

 Итак, в эксперименте Дж.Сперлинга, выполненном по методике частичного отчета, получены следующие результаты:

1) время хранения информации в иконической памяти – 0,25 – 0,5 секунд;

2) объем хранимой информации практически неограничен (“копия -отпечаток”);

3) забывание происходит по типу стирания следов памяти, однако не исключается простое угасание следов.

Для исследования эхоической памяти также была разработана методика частичного отчета, и основные выводы оказались несколько отличными от тех, что приведены выше. Во-первых, время хранения информации в эхоическом регистре больше, чем в иконическом – 2 секунды, а механизм забывания – угасание следов памяти. Действительно, для того чтобы слышать связную речь, а не отдельные звуки, необходимо, чтобы звуки как бы накладывались один на другой (если бы имело место стирание одного звука другим, то мы никогда бы не поняли фразы: “тень, а не день”). В зрительном регистре наложение образов привело бы к тому, что мир предстал перед нами как изображение наложенных друг на друга фотографий, и превратился в беспорядочную массу впечатлений; чтобы этого не произошло, необходимо стирание предыдущего образа. Вероятно, большее время хранения звуков (по сравнению с образами) необходимо для того, чтобы мы могли воспринимать их слитно.

Кратковременная память

Следующим этапом переработки информации является кратковременная память – подсистема памяти, обеспечивающая оперативное удержание и преобразование данных, поступающих от органов чувств и из долговременной памяти. Ее основные характеристики:

1) время хранения информации при отсутствии повторения – от 20 до 30 секунд;

2) емкость КП – ограничена, объем КП не превышает 7  2 элемента;

3) форма хранения информации – акустический код (гипотеза, принимаемая большинством исследователей, альтернативная гипотеза предполагает наличие зрительных кодов в КП);

4) механизм забывания – замещение или вытеснение.

Существует ряд фактов, доказывающих правомерность выделения КП как отдельной подсистемы памяти. Одним из них является синдром Милнер – поражение определенной области головного мозга (гиппокампа), при котором давно прошедшие события вспоминаются легко, а недавние практически не сохраняются. В литературе описана история болезни музыкального продюсера К.В., который перенес редкую форму энцефалита. Его воспоминания о текущих событиях исчезали очень быстро – он не мог вспомнить, что он ел на завтрак, какую песню только что спел и т.д. Однако его музыкальные способности сохранились – он мог дирижировать хором, помнил наизусть множество музыкальных партий, выученных до болезни и т. д. Можно предположить, что кратковременная память в данном случае нарушена, а долговременная сохранна, т.е. существуют две различные подсистемы памяти.

Другим доказательством служат различные ошибки припоминания из КП и ДП. Этот же факт доказывает, что информация в КП хранится в акустической форме: при воспроизведении из КП обычно отмечаются акустические ошибки припоминания, т.е. воспроизведение слова, сходного по звучанию с искомым – например слово “брат” может быть воспроизведено как “брак”. При воспроизведении из ДП чаще встречаются семантические ошибки, т.е. воспроизведение слова, близкого по значению (труд – работа). Согласно представлениям об акустическом кодировании, когда мы читаем букву “А” мы удерживаем ее в КП путем кодирования в звук “А”.

Согласно Р. Клацки, КП хранит и обрабатывает информацию аналогично тому, как плотник работает на верстаке: имеющееся место он может использовать для работы или хранения, так что выделение места для одного означает сокращение места для другого. В КП может одновременно обрабатываться примерно 7  2 элемента (слова, буквы, более крупные единицы), т.е. имеется в среднем 7 ячеек (рабочих мест), и удаление прежних элементов (забывание) происходит при помощи вытеснения их новыми элементами, т.е. в результате замещения. Однако мы можем удерживать информацию в КП неограниченное время, если будем ее повторять (петля повторения, см. рис.8: например, если необходимо запомнить номер телефона, а записать его нет возможности, то приходится его повторять про себя или вслух. Обобщая сказанное, можно сформулировать три функции повторения: 1) удержание информации в КП в течение долгого времени, 2) перевод информации из КП в ДП (т.е. запоминается надолго), 3) упрочение следов памяти в ДП.

Эксперимент М. Познера. Существуют доказательства, что информация в КП кодируется не только акустически, но и зрительно. М. Познер и его коллеги провели эксперимент, основные результаты которого представлены на рис 10. Испытуемым предъявлялись две буквы, которые должны быть опознаны как одинаковые или разные; регистрировалось время реакции (ВР) – испытуемый давал ответ и нажимал на кнопку. Схема предъявления букв в эксперименте М. Познера дана в табл. 3. Интервал предъявления — 0,2 с.

Оказалось, что время реакции при предъявлении пары Аа по сравнению с парой АА было больше. Этого не могло произойти, если буквы определялись только по слуховым кодам, ведь они произносятся одинаково. Результаты можно объяснить следующим образом: одинаковые буквы сравнивались по их внешним, зрительным характеристикам, что потребовало меньше времени, тогда как разные по внешнему виду буквы необходимо еще дополнительно проверять по вербальным характеристикам, что увеличивает время реакции. Следовательно, эксперимент Познера доказывает существование зрительных кодов в КП.

Долговременная память

Долговременная память – подсистема памяти, обеспечивающая продолжительное удержание знаний, умений и навыков, характеризующаяся огромным объемом сохраняемой информации. Ее основные характеристики:

1. Время хранения в ДП – велико (месяцы, годы) или не ограничено;

2. Емкость ДП – неизвестна, есть гипотеза о неограниченной емкости ДП;

3. Форма хранения информации – семантический код (гипотеза, признанная большинством исследователей, альтернативная гипотеза предполагает наличие зрительных кодов и слуховых кодов в ДП). Информация в ДП организована по принципу ассоциации.

4. Забывание – определенного мнения на этот счет не существует. Либо забывание происходит в результате угасания следов памяти, либо в результате интерференции, либо забывание вообще отсутствует, а информация сохраняется, но по каким-либо причинам становится недоступной.

Семантическую форму кодирования, как уже упоминалось, подтверждают семантические ошибки припоминания из ДП, т.е. припоминание слов, сходных по смыслу с заданным. Эксперименты по изучению этих ошибок показали, что при восприятии слова сначала в СР образуется некое изображение слова, которое преобразуется в КП в слуховую форму и на уровне ДП устанавливается его значение. При припоминании слова, следовательно, сначала необходимо найти его значение на уровне ДП. Однако существует особый феномен “на кончике языка” отмечаемый при воспроизведении из ДП, который показывает, что это представление является упрощенным. Феномен состоит в том, что человек осознает, что знает требуемое слово, но не может полностью его вспомнить, т.е. полное извлечение невозможно, однако частичное воспроизведение все-таки происходит (части слова, или слова, похожего на искомое). Р. Клацки называет этот феномен “состоянием готовности” и объясняет следующим образом: “То или иное слово хранится в ДП в определенном месте, оно представлено здесь как слуховой, так и семантической информацией. Поэтому извлечение данного слова из ДП может быть основано на его звучании (например, я произношу слово “собака”, а вы объясняете мне, что оно означает), или на его смысле (я говорю “лучший друг человека”, а вы отвечаете “собака”). В состоянии готовности полное извлечение по смыслу оказывается невозможным, но испытуемый все же частично извлекает требуемое слово. Он имеет некоторое представление о его звучании, но, очевидно, не имеет полного акустического образа. Браун и Мак-Нейл полагают, что вместе с каждым словом хранятся его ассоциации, или связи с другими словами в ДП, так что испытуемый может называть другие слова, означающие почти то же самое. Таким образом, эти авторы описывают ДП как обширный набор взаимосвязанных участков, в каждом из которых содержится совокупность информации, относящейся к данному слову или факту.

Результаты наводят на мысль, что ДП можно изобразить как “сеть”, образованную пучками информационных связей” ( с. 162). Таким образом, модели ДП строятся по принципу ассоциативных связей. Если память представлять себе как каталог информации (наподобие библиотечного), то для поиска нужного слова нам потребуются “ключи”, т.е. основные данные о месте хранения данного слова. Феномен “на кончике языка” показывает, что ключи могут быть “потеряны”, и тогда слово, которое действительно имеется в хранилище, оказывается недоступным.

Однако исследования ряда авторов (Шепард, Пайвио, Косслин) показывают, что в ДП также имеются зрительные коды, т.е. информация может храниться в виде зрительных образов. Основное предположение, лежащее в основе этих экспериментов, состоит в том, что эти образы обладают пространственными свойствами, их можно мысленно сканировать (просматривать), и время сканирования зависит от размеров данного образа или его других пространственных характеристик. Одним из наиболее впечатляющих является эксперимент Шепарда (“мысленное вращение”), который подтверждает наличие зрительных кодов в памяти (как в КП, так и в ДП). Испытуемым предлагался образец (например, буква R), а затем ряд стимулов, для каждого из которых нужно было определить, является ли он идентичным образцу. Буква R предъявлялась в различных ракурсах (угол вращения менялся от 0 до 180 градусов). Измерялось время реакции. Оказалось, что время опознания буквы находится в линейной зависимости от угла поворота, т.е. можно сделать вывод, что испытуемые мысленно поворачивали образ до тех пор, пока он не оказывался в том же положении, что и образец, т.е. работали именно со зрительным образом. Результаты исследования представлены на рис.11.

Обычно полагают, что ДП представляет собой единое целое, однако есть серьезные возражения против такого представления. Тульвинг различает две формы ДП – семантическую и эпизодическую. Семантическая память – это память на слова, понятия и абстрактные идеи; на основе семантической памяти происходит использование языка, она имеет четкую структуру. В отличие от нее, эпизодическая память хранит информацию о событиях, датированных во времени, о связях между этими событиями. Это воспоминания о конкретных переживаниях, которым не хватает формальной структуры, и она менее стабильна, воспоминания из нее часто теряются, в то время как семантическая память активируется реже и является более прочной.

Кроме предположения, что из ДП не забывается ничего, но информация может быть недоступной, существуют другие теории забывания. Теория угасания предполагает, что след памяти угасает точно так же, как исчезает тропинка, по которой долгое время никто не ходит. Неврологические исследования памяти показывают, что возрастные изменения имеют место, однако нет данных, на основании которых можно было бы с уверенностью сказать, что затухание следов есть основная причина забывания, которое гораздо больше связано с интерференцией, т.е. влиянием конкурирующей информации на запоминание. Существует два типа интерференции: ретроактивное торможение (РТ) и проактивное торможение (ПТ). В случае РТ на запоминание старого материала отрицательно влияет новый, а в случае ПТ предшествующий материал отрицательно влияет на запоминание нового. Основные схемы исследования РТ и ПТ приведены в табл. 4 и 5.

Таким образом, если изучается РТ, то контрольная группа заучивает список как обычно, а экспериментальная дополнительно заучивает второй список, затем результаты в обеих группах сравниваются и делаются выводы о том, как последующий материал (список В) влияет на запоминание предыдущего (список А). В случае ПТ изучается влияние предыдущего материала (список А) на запоминание последующего (список В). Эксперименты подтверждают основную гипотезу о том, что информация – старая или новая – влияет на воспроизведение другой информации, хранящейся в ДП, т.е. интерферирует с ней, затрудняет ее воспроизведение.

И, в заключение, нельзя не упомянуть об одной классической закономерности (“позиционные эффекты”), которая подтверждает структурную теорию памяти. Напомним об одной классической закономерности памяти, которая уже упоминалась в разделе 4. Когда человек заучивает ряд элементов и затем воспроизводит их, не пытаясь соблюдать их порядок, то проявляются так называемые “эффекты края” – эффект первичности (“начала”) и недавности (“конца”) – т.е. лучше всего воспроизводятся элементы из начала и конца ряда, а остальные, из середины, заметно хуже (рис.12). С точки зрения структурной теории памяти информация из СР быстро передается в КП и либо замещается другой информацией, либо удерживается при помощи повторения. Если объем информации превышает возможности КП (72 элемента), то она начинает выталкиваться новой информацией. Элементы, попавшие в КП последними, воспроизводятся легче всего и это очевидно, но как объяснить эффект первичности? Существует предположение, что элементы, первыми попавшие в КП, хранились дольше, получили больше повторения (которое может быть скрытым, т.е. неосознанным) и за счет этого попали в ДП. Таким образом, эффект начала на позиционной кривой соответствует воспроизведению из ДП, а эффект конца – воспроизведению из КП.

На основании данной закономерности М. и Л. Петерсоны провели эксперимент, в котором после заучивания ряда слов и перед их воспроизведением испытуемым предлагалось вести обратный счет вслух, например вычитать из 120 по три в обратном порядке. Обратный счет (дистрактор) должен был отрицательно повлиять на воспроизведение списка. Однако изменения позиционной кривой проявились только в области эффекта недавности (рис.13). Было сделано предположение, что обратный счет заместил в КП те элементы списка, которые были заучены последними и все еще оставались в КП; данный факт свидетельствует в пользу гипотезы о том, что забывание из КП происходит по типу замещения старой информации на новую.