智能科学 intelligence science 第六章学习和记忆 l earning and memory 史忠植...

23/4/22 史忠植学习和记忆 1

智能科学Intelligence

Science

第六章学习和记忆Learning and Memory史忠植中国科学院计算技术研究所

http://www.intsci.ac.cn/


内容提要一、概述二、简单学习模型三、基本学习理论四、记忆研究中的各种变量五、艾宾浩斯与巴特利特的研究六、记忆过程：编码、存储与提取七、记忆系统八、工作记忆


学习• “...relatively permanent changes in behavior

produced by experience”– Learning involves changes in the nervous system

produced by experiences– Nervous system changes are physical– Learning allows us to adapt our behaviors to the

environment – Learning involves interactions among the motor,

sensory, and memory systems

14.3


学习形式• Perceptual learning functions to identify objects

and situations• Stimulus-Response learning involves making a

response when a particular stimulus is present– Classical conditioning– Operant Conditioning

• Motor learning involves forming new circuits in motor system

• Relational learning involves identifying connections between stimuli

14.4


学习过程

14.5


学习模型外界环境内省学习机

执行单元

观察学习机

库识知


行为主义学习理论1 、学习是刺激与反应的联结，以 S 表示刺激， R 表示反应，那么这种联结就可以用公式表示为： S-R；2 、学习过程中强化很重要，如果在一个行为出现以后，能够马上进行强化，那么该行为的强度就会增强


斯金纳学习• 斯金纳总结出了下面的三个公式：• 反应 + 强化——增强反应• 反应无强化——减弱反应• 反应 + 惩罚——压抑反应


斯金纳学习三个学习的基本原理： 1 、内驱力演化为动机作用 2 、反应演化为积极反应原理 3 、奖励（或强化）演化为即时强化与反馈


认知学习理论• 认知是一个和情感、动机、意志等相对的理智或认识过程。它包罗感知、表象、记忆、思维等等，而思维是其中的核心。


认知• 认知是信息加工• 认知是心理上符号的运算• 认知是问题解决• 认知是思维• 认知是一组相关的活动，如知觉、记忆、思维、判断、推理、问题解决、学习、想象、概念形成、语言使用等等。


认知学派学习理论（ 1 ）重视人在学习活动中的主体价值，充分肯定了学习者的自觉能动性；（ 2 ）强调认知、意义理解、独立思考等意识活动在学习中的重要地位和作用；（ 3 ）重视了人在学习活动中的准备状态。即一个人学习的效果，不仅取决于外部刺激和个体的主观努力，还取决于一个人已有的知识水平、认知结构、非认知因素。准备是任何有意义学习赖以产生的前提；（ 4 ）重视强化的功能。认知学习理论由于把人的学习看成是一种积极主动的过程，因而很重视内在的动机与学习活动本身带来的内在强化的作用；（ 5 ）主张人的学习的创造性。


认知学派学习理论认知学派的代表性学说:格式塔学派的学习理论托尔曼的认知目的理论皮亚杰的图式理论维果斯基的内化论布鲁纳的认知发现理论奥苏伯尔的有意义学习理论加涅的信息加工学习理论以及建构主义的学习理论认知主义学习理论的代表人物是皮亚杰、纽厄尔等。


建构主义理论定义：　　“建构主义假设每一个学习者必须个别地、有选择地去建构自己的知识，每个学习者都有一个用来建构知识的‘工具箱’以便解决现实环境中所出现的各种问题。而其他学习者或教师的角色是提供有关的环境、提出挑战及提供有关的支持以便能够帮助学习者进行知识的建构。


建构主义学习理论• 　１、以学生已有的经验为基础，学生的学习过程是一个个性化的学习过程。• 　２、教学双方的地位已经有所转换，在教学过程中，教师的地位不再是知识传授者、信息垄断者身份，而学生的中心地位得到确认。• 　３、教学过程从面向课程转向了面向学生的教学。


建构主义学习理论• 　４、从重视学生的行为表现转向学生内部知识建构。• 　５、知识的建构不光表现在学生身上，也体现在教学过程中，教师也有一个知识的建构过程。因而在整个教学过程中不光是学生的学习，教师也同样在整个教学过程中有一个学习的过程。• 　６、知识建构有一定规律，教师可以利用这些规律去促进学生学习。


人本主义学习理论• 人本主义反对将人的心理低俗化、动物化，强调人是自然实体而非社会实体。人性来自自然，自然人性即人的本性。这同以往的精神分析学派和行为主义学派相对立，因此也被称作心理学中的笫三思潮。


马斯洛的自我实现论• 马斯洛认为人类行为的心理驱动力是人的需要，他将其分为两大类、七个层次。 • 两大类分别是缺失需要和成长需要


七个层次


罗杰斯的自我理论• 罗杰斯认为人的情感与认知是密不可分的，在学习过程中二者相互促进，相互影响，因此在教学过程中学生应该受到尊重，这样可以促进其认知过程的发展。• 强调了学生在整个学习过程中的重要性，教师在教学过程中的角色应该从传统填鸭式的教育方式中转换过来。


罗杰斯的自我理论• 教师的任务不再是向学生传授知识，也不是去教学生怎样学习，而是要为学生创造一种适合于学生自主学习的环境，提供各种学习资源，让学生自主地决定如何去学习。


记忆


记忆研究中的各种变量（ 1 ）• Dependent Variables： Remembering may

be measured in numerous ways; these often involve recall or recognition.

• In recall tests, reproduction of material is required. Whereas in recognition tests, material is presented to people and they are required to judge whether or not they have seen it previously.


记忆研究中的各种变量（ 2 ）• Three popular recall

tests are serial recall, free recall, and paired-associate recall.

• Recognition tests are generally of two types.

• Yes/No recognition tests;

• Forced-choice recognition tests

• Forced-choice tests are preferred to yes/no tests because correcting for guessing is less of a problem.


记忆研究中的各种变量（ 3）• In each case, the dependent measure in tests of

recall and recognition is the number or proportion of items correctly recalled or recognized in different conditions or the number of errors, which amounts to the same thing.

• Sometimes a derivative measure is used, such as d' from the theory of signal detection.

• Recently, investigators concerned with recognition have used reaction time as a dependent measure.


记忆研究中的各种变量（ 4）• Recently, the study of implicit memory tests

has intrigued cognitive psychologists. Although these tests do not require people to consciously remember the material they have studied, performance on these tasks is influenced or “primed” by previous exposure to the material.

• That is, implicit memory tests are tasks that can be performed without specific reference to the previous experiences in the laboratory.


记忆研究中的各种变量（ 5）• Independent Variables: Many types of variables are

manipulated in experiments on human memory. One of the most popular variables historically has been the nature of the material presented for memory. It can be letters, digits, nonsense syllables, words, phrases, sentences, paragraphs, or long passages of prose; the characteristics of each of these types of material can also be varied;

• The retention interval between presentation of material and test; Modality of presentation; Study strategy; The nature of the memory test given to people.


记忆研究中的各种变量（ 6）• Control Variables: Memory experiments are

typically quite well controlled. Important variables that are usually held constant across conditions are the amount of material presented and the rate of presentation, though these can be interesting variables in their own right.

• The modality of presentation is another factor that must not vary, unless it is a variable of major interest.

• If some characteristic of the material is being varied, then it is necessary to hold constant other factors.


艾宾浩斯与巴特利特的研究• 艾宾浩斯（ 1850~1909 ）与巴特利特（ F. C.

Bartlett， 1886~1979 ）是记忆研究的两位先驱，虽然他们研究记忆的途径是对立的，但两人都对后来的记忆研究产生了很大的影响。– 1885年， Ebbinghaus: On Memory: A Contribution to

Experimental Psychology.– 1932年， Bartlett: Remembering: A Study in

Experimental and Social Psychology.– 1956年， Miller: Magical Number Seven, Plus or

Minus Two: Some Limits on Our Capacity for Processing Information


艾宾浩斯的研究（ 1）• Ebbinghaus受到

Fechner 的《心理物理学纲要》的启发，企图用自然科学的方法来研究英国经验主义者所描述的联想过程。他在人为的实验室条件下产生联想，并在严格控制的条件下对记忆进行客观的测量，我们称之为新联想主义心理学。


艾宾浩斯的研究（ 2 ）• 为了使记忆的研究数量化，艾宾浩斯创造了两个工具。• 第一是无意义音节（ nonsense

syllables） ;

• 第二是测量记忆的方法即节省（ savings method ）法。


遗忘曲线（ the forgetting curve ）

• The forgetting curve.

• Ebbinghaus measure the savings in relearning a list of nonsense syllables after various periods of time had elapsed since original learning.

• Notice that forgetting is rapid at first and then levels off.


对此项工作的评价• Ebbinghaus 的工作也受到一些责难和非议。• 一种批评是他制作的无意义音节并不是完全没有意义的，且各音节之间的难度也不一定相等。• 另一种批评是关于他自己做被试所产生的一些问题：因为在这种情形下可能产生前摄和倒摄抑制；他自己知道了每一个实验的目的，这对实验结果会产生微妙的影响；以他自己一个人的实验结果不能推广到其他人身上去，等等。• 这些批评并不是全无道理，但 Ebbinghaus介绍了测量记忆的方法，较好地控制了实验条件，不仅对记忆过程进行了客观的研究，对印象深度和遗忘量也做到了数量化。• 在高级心理过程只能作为思辨哲学研究的课题时，艾宾浩斯能做到这一点确实是难能可贵的。至于他工作中的缺点，如果和他的贡献比较起来就显得有些微不足道了。


艾宾浩斯的研究（ 3 ）• 艾宾浩斯在小结他研究记忆的方法时写道：在研究心理过程时应用所谓自然科学的方法，遇到两种根本性的困难：心理活动的经常变化和反复无定使之不能布置稳定的实验情境；心理过程无法测量或计量。


巴特利特的研究（ 1）• 巴特利特对艾宾浩斯的研究持批评态度。• 他认为记忆不仅是形成联想，学习与记忆是一个活跃的过程（ active processes），涉及意义的追求（ effort after meaning），把识记材料纳入一定的图式（ schemas）。

• 他批评艾宾浩斯为避免过去知识的影响而使用无意义音节作为学习和记忆的材料，使记忆陷入一种人为的状态，因而对日常生活的记忆缺乏现实意义。艾宾浩斯过于注意记忆的材料而忽视了被试的态度和他们过去的经验等影响记忆的其他因素。


巴特利特的生平简介• Bartlett (1886.10.20 ——

1969.9.30)• 1914年起在剑桥实验心理学研究室任教， 1922年任主任， 1931年正式成为剑桥大学实验心理学教授。

1944年创建属于英国医学研究院的应用心理学研究所。 1932年被推为皇家学会会员， 1948年被授予 “勋爵”，是英国实验心理学家第一人。


巴特利特的研究（ 2）• 图式理论（ schema theory）： Bartlett 认为图式是指过去反应或过去经验的主动组织过程，它不仅使个别成分一个接一个地作用起来，而且将他们组织成为一个统一的整体。• 在 Bartlett 的记忆过程中，图式起着重要的作用，因为在记忆过程中，人们总是不自觉地改变事件的某些细节，使整个事件更符合已有的图式，意义更明确。• Bartlett 认为人总能在不知不觉中将新的事物纳入自己的图式中，并不断地对已有的图式进行重建。


巴特利特的研究（ 3）• 记忆的心理重建理论（ reconstruction）： Bartlett认为记忆是一种心理重建的过程，而且这个过程是在一定的社会环境中进行的，具有一定的社会性。• 他认为，对既往事件的记忆不只是简单的保存和再现，而是受文化态度和个人习惯渲染的心理重建。• 他通过实验证明了人们对一个事件很少在其发生的当时被如实地知觉到，观察或知觉中的遗漏部分在记忆过程中进行重建时，被以往的经验所填补。


关于故事的研究• Bartlett从“北美印第安民间故事”中选了一个叫做“鬼魂的战争”（ The War

of the Ghosts ）的故事。


关于图画的实验

• Bartlett 用图画作材料，应用顺序再产生的方法进行的研究，同样证实了他的设想。


Ebbinghaus和 Bartlett 实验的比较 (1)

• 他们都是经验主义的心理学家，都试图通过观察和实验的方法，而不是思辨的方法去揭示心理规律；• 但是 Ebbinghaus 是新联想主义的心理学家，而 Bartlett 是格式塔学派的心理学家，他们的研究是有很大区别的。


Ebbinghaus和 Bartlett 实验的比较 (2)

Ebbinghaus Bartlett

实验设计严格的实验控制强调自然观察，实验控制不严格，较接近日常生活

实验材料无意义音节有意义的图画和故事

实验方法重复学习，节省法重复再现法

结果的处理强调数量化和统计技术强调描述及个案研究

主要理论记忆中联想的建立，保持曲线图式理论，心理重建


记忆过程：编码、存储与提取• 记忆过程通常包括三个相互有机联系的阶段：

–编码（ encoding）

–存储（ storage）

– 提取（ retrieval）


记忆的多重存储模型

• 记忆的多重存储模型强调记忆作为不同的结构而存在，所以多重存储模型又叫做形态模型（ modal model）。它强调每一结构都具有自己的特点，如感觉存储、短时存储与长时存储作为3 种不同的记忆结构（ memory structure），在信息存储的时间长短、容量和遗忘快慢等方面是不同的。


感觉存储或感觉记忆• 在感觉记忆中，心理学家研究得最多的是视觉形象的记忆（ iconic memory ）与听觉回声的记忆（ echoic

memory）。


Sperling 的部分报告法• 美国心理学家

Sperling 在 1960年关于视觉形象存储的研究是经典性的。• Sperling 的部分报告法就证实了，视觉形象的存储可以在瞬间保持较多的信息。


短时存储或短时记忆• 短时存储的容量• 短时存储的声音编码• 短时存储信息的提取• 短时存储信息的遗忘


短时存储的容量（ 1）• 短时记忆的容量可以通过测定记忆广度（ memory

span ）来获得。• 以数字材料为例，向被试朗读或视觉呈现一系列数字，呈现速度为每秒一个数字。呈现一次后，让被试立刻按原来呈现的顺序把数字写下来。被试所能正确写下来的最长系列叫做记忆广度。• 记忆广度的具体计算方法如下：同一长度的数字系列连续呈现，每种长度各呈现 3 个系列。正确再现一个系列得 1/3 分， 3 个系列全部正确再现者得 1 分。以得 1 分的最长系列的长度为基础，在加上从其他长度系列所得的分数就是所求的记忆广度。


短时存储的容量（ 2）• 记忆广度测验还可以用字词、双字词，甚至句子来进行。• 但是，使用的材料不同记忆广度也就会发生变化。如数字广度为 7~10 ，单词广度是 5~7 ，句子广度包含的单字可达 20 。那么，记忆广度的测量单位是什么呢？• 短时记忆容量通常是以组块（ chunk ）作为测量单位的，组块是人们熟悉的一个单元。数字、英文字母、汉语单字、汉字词、句子等都可被用来作为组块。


短时存储的声音编码（ 1）• 许多研究表明，短时存储使用声音编码（ phonological

coding）。• Conrad1964年给被试视觉呈现两种不同的字母串：声音上混淆的，如 CTVG 和另一种不混淆的，如 XVSL 。他发现回忆声音混淆的字母串时错误更多。如把 B写成 P ，把 C写成 T ，把 F写成 M ，等等。

• 1966年 Baddeley扩展了 Conrad 的发现，他呈现给被试一连串的 5 个单词，一类单词有类似的发音（如 man, mad, cap,can,map）；另一类单词发音差别较大（如 pen, rig, day,bar,sup）；第三类单词意义相近（如 huge,big,broad, long,tall）；第四类单词意义不同（如 old,late,thin,wet, hot）。结果表明，发音类似的单词正确回忆率最低，而意义相近的单词正确回忆率远远高于发音类似的单词，这说明短时存储是以声音编码的。


短时存储的声音编码（ 2）• 在短时记忆中的编码是否必须是听觉的呢？• 这要看具体情况。上面讨论的都是语文材料，如字母单词之类。这样的信息用听觉编码、用内部语言复习当然是适宜的。• 但如果所要识记的是某一动作，或者是一张图画，用听觉编码就不大方便，而用视觉编码则是必须的了。


短时记忆中信息的提取（ 1）• 关于储存在短时记忆中的信息如何提取的问题， S.Sternberg曾做过一系列的实验。他给被试用视觉或听觉呈现一系列数字或字母，然后被试按一个电钮，就有一个数字或字母出现。这个数字或字母叫做检验的项目。被试的任务就是确认在原来呈现的项目中有无这个检验的项目。被试的反应也是通过按电钮实现的。• 在被试面前有两个电钮，一个与“有”相当，一个与“无”相当。要求被试反应得又快又准。因为错误率很低（一般小于 5% ），所以这个实验主要注意反应的快慢，也就是从检验项目出现到被试反应之间的潜伏期。• 实验的目的是为了检查信息是如何从短时记忆中提取的。


短时记忆中信息的提取（ 2）


短时记忆中的遗忘（ 1）• 造成遗忘的原因是什么？这是历史上经常争论的一个问题。• 有一种假设认为遗忘是信息自然消退的结果。即信息的强度随时间的消逝而减弱，别无其它原因；• 另一种假设认为遗忘是储存在短时记忆中的信息被其它信息干扰造成的。即信息的强度由于新信息进入短时记忆而减弱。


短时记忆中的遗忘（ 2 ）• 根据自然消退说，正确再现的百分数应随时间的延长而减少；根据干扰说，正确再现的百分数应随间隔数字的增加而降低。• 为了把这两个自变量分开，又增加了改变数字呈现速度的措施。快速呈现为每秒 4 个数字，慢速呈现为每秒 1 个数字。这样就可以在不改变间隔数字的条件下，改变间隔的时间。


短时记忆中的遗忘（ 3 ）


区分短时存储与长时存储的证据（ 1）• 系列位置曲线（ the serial

position curve）。

• 系列位置曲线可以分为 3 个部分：– 近因效应（ recenty effect ，）– 首因效应（ primary effect ，）– 渐进线（ asymptote ，）


区分短时存储与长时存储的证据（ 2）• 单词频率、呈现速度、系列长度以及心理状态都对首因效应与渐进线有显著作用，但不影响近因效应。


区分短时存储与长时存储的证据（ 3）• 短时存储不同与长时存储还得到负近因效应（ negative

recency ）的强有力支持。


区分短时存储与长时存储的证据（ 4）• 短时存储与长时存储的生物学基础。• 例如，遗忘症病人的短时存储功能正常，但长时存储似乎完全丧失，可以说是存在着两种存储的很好的生物学证据。


对记忆多重存储模型的质疑• 连续分心实验范式中的近因效应；• 非常短暂项目呈现过程中的系列位置效应。


记忆的加工层次• 1972年前 10多年间，人的记忆研究一直由信息的储存以及它在储存中间的传递这样的概念所统治。• Craik 等人（ 1972 ）较系统地批评了记忆的多重存储模型，进而提出了研究记忆的新途径即加工层次的途径。• 自加工层次的概念提出之后，一大批实验研究应运而生，其影响延续至今。


记忆的多重储存模型的合理性及其弱点表 8.9 公认的语词记忆的 3种存储器之间的差别

特点感觉寄存器短时存储器长时存储器

登记信息注意之前的要求注意背诵

信息的保持不可能继续注意、背诵复述、组织

信息的形式输入的刻板复

写语音的、可能是视觉的、可能是

意义的大部分是意义的、某些听觉的和

视觉的

容量大小无限

信息的丧失消退置换、可能消退可能无丧失、由于干扰导致无法分辨信息或“ ”捉住信息

痕迹存在 0.25~2s 到 30s 几分钟到几十年

提取读出可能是自动的、项目在意识中语

音线索提取线索、可能的搜索过程


Craik 等人对多重存储模型的批评• 在方法论上存在缺陷• 短时储存的有限容量是“箱子”模型的主要特征之一


加工层次的途径• Craik 等人认为，记忆是同知觉加工的水平联系在一起的。• 知觉涉及对刺激物作一系列水平的分析。• 初级阶段涉及物理或感觉特点，而后来的阶段则更多涉及把输入与头脑中已存储的经验的抽象进行匹配，即涉及模式识别和意义的抽取。• 这些不同的加工阶段属于不同的“加工深度”。


加工层次途径的贡献及问题• 在 Craik 等人提出加工层次的概念以前，记忆的研究者几乎没有注意到知觉和记忆的关系，也不知道编码、加工过程具有多种形式因而是灵活多变的。• 多重存储模型只强调复述一种加工过程，有很大的局限性。• 现在，所有的记忆理论都必须对性质不同、丰富多彩的加工过程作出说明。• 另外，加工层次概念奠定了一个基础，使得研究者有理由推论编码障碍（ encoding deficits ）是记忆障碍的一种原因。• 加工层次途径也有它的缺陷，即加工深度没有独立的指标来规定。这样，加工深度就是由实验结果来定义的，记得好的必定是加工层次深的；而加工层次概念认为，加工层次深的，必定记得好。这也就陷入了循环论证的圈子里了。 Craik 等人非常理解这一问题，曾尝试使用加工时间作为独立指标来测量加工层次，但实验研究表明，加工时间与各加工层次并没有对立关系。


记忆的提取过程• 心理学家从上个世纪 60年代兴起的有关短时记忆的争论中，开始认识到编码过程的重要性。从此，发展出一系列强调编码和存储的记忆理论，但却普遍忽视对记忆的提取过程的研究。• 在 20世纪初，德国学者 Richard Semon 就曾强调过提取过程在记忆中的关键作用。在 Semon出版了一个小册子《论记忆》中，他区分了记忆的三个方面或阶段。由于他相信日常语言具有很多潜在的误导性内涵而不能在科学意义上加以使用，便杜撰了三个术语来描述记忆的这三个阶段： engraphy ，指将信息编码入记忆中的过程；

engram ，指在神经系统中所造成的持久变化（即所谓“记忆痕迹”）； ecphory ，指记忆痕迹（ engram ）的激活，相当于我们对某一记忆项目的提取过程。• 目前，越来越多的心理学家坚信提取过程在回忆时所起的重要作用。 Tulving（ 1991 ）就曾经明确指出：“记忆的关键是提取”。


编码 /提取范式（ the encoding/retrieval paradigm）


编码 /提取范式实验举例Thomson & Tulving (1970) 实验 2的回忆概率

提取线索学习过的线索无线索

—微弱的如火车

强有力的如白的

无 0.49 0.43 0.68

微弱的（火车） 0.30 0.82 0.23注：线索词对应于目标词“ ”黑的


启动效应与记忆系统• 启动效应的概念与测量方法• 遗忘症病人的实验性分离现象• 正常人的实验性分离现象• 关于启动效应的两种观点

–多重记忆系统的观点–传输适当认知程序


启动效应的概念与测量方法（ 1）• 启动效应（ priming effect ）是指执行某一任务对后来执行同样的或类似的任务的促进作用。• 启动效应的基本特征是与意识分离，所以它又被称为无意识的记忆。

–直接启动（ direct priming）–间接启动（ indirect priming


启动效应的概念与测量方法（ 2 ）• 知觉辨认（ perceptual identification）

• 词干补笔（ word stem completion）

• 补笔（ word-fragment completion）


启动效应的概念与测量方法（ 3）• 外显记忆测验（ explicit memory tests）

• 内隐记忆测验（ implicit memory tests）

• “ 有意提取标准”


启动效应的概念与测量方法（ 4）• 任务分离程序（ task-dissociation

procedures）

• 过程分离程序（ process-dissociation procedures）


遗忘症病人的实验性分离现象（ 1）• 人们把在同一自变量影响下两种测验产生相反结果的情形称为实验性分离（ experimental dissociation）。

• Tulving曾对实验性分离作过如下描述：“符合实验性分离逻辑的实验是这样的：控制单一的变量而比较在两种不同的测验任务中变量的效应…，如果变量影响被试在一种测验任务中的结果，但不影响另一种测验任务的结果，或者变量对两种测验任务的结果的影响有不同的方向，我们就说分离产生了”。


遗忘症病人的实验性分离现象（ 2 ）遗忘症病人对语词信息的保持

外显记忆内隐记忆任组务

别自由回忆再认模糊字辨认词干补笔

控制组 0.55 0.75 0.45 0.69

遗忘症病人 0.44 0.45 0.47 0.58


正常人的实验性分离现象


关于启动效应的两种观点• Tulving 等人提出的多重记忆系统的观点• Roediger 等人则提出传输适当认知程序的观点（ transfer-appropriate

procedures approach ）


多重记忆系统的观点人类学习和记忆的主要分类

系统其它名称子系统提取

程序记忆非陈述记忆

运动技能认知技能

简单的条件反射简单的联想学习

内隐

知觉表征系统（PRS）启动效应

结构描述视觉单词形式听觉单词形式

内隐

语义记忆一般的记忆事实的记忆知识的记忆

空间的关系的

内隐

初级记忆工作记忆短时记忆

视觉的听觉的

外显

情景记忆个人的记忆自转的记忆事件记忆

外显


传输适当认知程序的观点（ 1）• Roediger 等人主张记忆系统只有一个，外显记忆与内隐记忆测验之间的分离现象只是反映了两类测验所要求的认知程序（或过程）不同而已。这种观点包括 4 个基本假设：如果记忆测验所要求的认知过程与学习时所要求的认知过程相似或重叠，则测验的成绩好，否则就差；内隐记忆与外显记忆要求的提取过程不同，结果，这两类测验从学习时不同的加工过程获益也就不同；学习时的意义加工，精细编码和心理映象等加工过程导致大多数外显记忆（回忆和再认等）成绩良好；大多数内隐记忆测验严重地依赖于学习时与测验时的知觉过程的匹配程度。


传输适当认知程序的观点（ 2 ）


传输适当认知程序的观点（ 3 ）Blaxton的实验结果（1989，实验一）

材料驱动测验概念驱动测验任务

组别

字母线索回忆即情景记忆

补笔即启动效应

自由回忆即情景记忆

一般知识即启动效应

阅读组 0.45 0.75 0.19 0.34

产生组 0.34 0.46 0.31 0.50


Two-Process Theory (Jacoby)

• Recollection: a ‘controlled’ process in which there is conscious retrieval of a prior learning episode

• Familiarity: an ‘automatic’ process in which the results of prior exposure or processing lead to a feeling of familiarity or ‘perceptual fluency’


Process Dissociation Procedure

• Opposing recollection and familiarity• Inclusion vs. exclusion test• Derive formulae to calculate

recollection and familiarity from performance data

• Many manipulations (e.g., age, dividing attention) affect recollection but not familiarity


Buckner & Koustaal, 1998

23/4/22 史忠植学习和记忆 86Cabeza & Nyberg, 2000


Cummings & Mega, 2003

Integrated Circuit supporting encoding and retrieval


Functional Imaging of Explicit Memory 2

• Prefrontal, MTL responses greater during learning if items eventually remembered

• Hemispheric asymmetries in material• TP differentiated from FP• Hippocampus active during

encoding, less so during retrieval


Functional Imaging of Perceptual Priming


Five Memory Systems (Schacter et al., 1994, 2000)

• Working Memory• Episodic Memory• Semantic Memory• Perceptual Representation • Procedural Memory


IV. Modular Approach to STM: Working Memory

A. The Articulatory Loop: two sub-components:• phonological store

– allows one to hold information temporarily– word-length effect derives from limited duration of phonological store

• subvocal rehearsal mechanism– an articulatory process used to rehearse information– responsible for the phonological similarity effect– relies on the articulatory mechanism of the person

• auditory coding is prominent in WM not because the basic mechanisms of WM rely on the auditory modality but because WM relies on articulatory processes, which just happen to be auditory in hearing adults

• phonological similarity effect: the critical factor is not that the words sound similar, but that similar motor movements are required to articulate the words– analogous finding is found for users of ASL -- a sign-based similarity effect

(similar-looking signs are more difficult to keep track of than different-looking signs because similarly looking signs share similar motor movements)

– word-length effect for users of ASL -- long signs are just as difficult to keep straight for deaf signers, as long words are for hearing speakers


Baddely’s Working Memory ModelBaddely’s Working Memory Model

• Formulated in response to problems with multi-store model (a re-working of STM)

• Three components:1 modality nonspecific central executive2 articulatory or phonological loop that holds

information in speech-based form3 visuo-spatial sketchpad specialized for

visual coding


Working Memory Model


Cohen et al., 1998


Effects of Articulatory Suppression• articulatory suppression task ("la, la, la..." task from rabbit/duck study)

– designed to prevent the a person from using articulation mechanisms to recycle information by tying up the "inner voice" (subvocal rehearsal mechanism) with other matters

– when used during the encoding of visually-presented items, there is no negative effect of phonological similarity or word length

– the item can not be coded in terms of the articulatory mode of your communication system--sound--so the way the words sound or their length doesn't influence performance

articulatory suppression in users of ASL and its effect on word length– participants were required to touch their middle fingers to the respective

thumbs (the ASL "8" handshape), while at the same time having their hands circle one another, with contact at the end of each circle (this is the sign for "world")

– just as saying "la, la, la..." prevents someone from using the "inner voice" to vocally rehearse, making hand motions prevented one from using what might be termed the "inner hands" to manually rehearse

– articulatory suppression also eliminated the sign-based similarity effect


Effects of Articulatory Suppression


PETscanning the Articulatory LoopAwh, Jonides, Smith, Schumacher, Koeppe, and Katz (1996) • attempted to isolate the brain areas involved in the two

components of the articulatory loopprocedure:• participants tested in one of three conditions designed to

involve or not involve the two components of the articulatory loop

two-back condition:• participants saw a string of letters presented one at a time on a

computer screen• after the presentation of each letter, their task was to determine

whether that letter matched the one presented two items back by clicking a mouse button

• involves both components of the articulatory loop– participants must constantly manage a WM load (which uses the

phonological store), and silently repeat each letter as it is presented (which uses the subvocal rehearsal mechanism)


PETscanning the Articulatory

Loop


PETscanning the Articulatory Loop cont.search-control condition:• participants saw the same stimuli, and made the same physical

response (clicking a mouse), but the task was far simpler• task was to judge whether each presented letter matched the first one

they had seen in the sequence• severely minimizes, if not eliminates, the need for either component of

the articulatory loop; very little must be held in the phonological store (the same letter) and there is really no need to continually rehearse the one letter so the subvocal rehearsal mechanism is not needed

• so the only brain activity in this task is clicking the mouse and watching digits

• looking at the difference in brain activation between the two-back and search-control conditions allowed the researchers to find the brain areas involved when the articulatory loop is active

• brain areas for the articulatory loop were the speech areas in the frontal lobe (Brocas area, which is involved in speech planning and execution), and the posterior regions of the parietal cortex (which are involved the storage of verbal information)


PETscanning the Articulatory Loop cont.rehearsal-control condition• participants saw the same stimuli, and made the same physical

response (clicking a mouse), but they had to repeat each letter they saw silently until the next letter appeared

• designed to isolate the brain areas active during the use of the subvocal rehearsal mechanism; task does not require the use of the phonological store because there is essentially nothing to store (one letter)

• subtracting this area of activation from the total area of activation involved in the articulatory loop leaves only a view of the brain areas involved in the phonological store

• revealed that activation in the parietal regions seems to be the basis for the phonological store, while activation in the frontal lobe is associated with the subvocal rehearsal mechanism

• the authors suggest that the subvocal rehearsal mechanism depends on the articulatory mechanisms similar to the ones used in overt speech (i.e., Broca's area)-further supporting the idea that the subvocal rehearsal mechanism is based on articulation rather than sound


Modular Approach: Working MemoryB. Visuo-Spatial Sketchpad

– responsible for the storage and manipulation of visual and spatial information, and seems to operate (in large part) independently of the other subsystem (the articulatory loop)

This was shown by Brooks (1967):– manipulated the task mode (visual or verbal) and the response mode

(visual or verbal)gave two concurrent WM memory tasks (both visual, both verbal, or one of each)

– participants had a great deal of difficulty combining tasks if they were both visual (i.e., both engaging the visuo-spatial sketchpad) or both verbal (i.e., both engaging the articulatory loop), they were quite doable if the task combination was one of each

C. Central Executive – might be conceived of as the "gatekeeper" or "capacity allocator" for the

attentional system– when a particular task demands extensive involvement of either the

articulatory loop or visuo-spatial subsystem of working memory, the central executive deploys the necessary resources

– thought to be responsible for the higher-level thought processes involved in reasoning and language comprehension


Evaluation of Working Memory• does a better job of describing STM than that proposed in the original modal

model• original model simply viewed immediate memory as a static holding place

for information; the working memory model represents immediate memory as a set of processes involved in the dynamic manipulation as well as static storage of information

working memory span• provides a more dynamic and valid characterization of immediate memory

capacity than simple short-term memory span• example--operation span• participants receive trials like the following:

Is (8/4) - 1 = 1? BEARIs (6 x 2) - 2 = 10? DADIs (10 x 2) - 6 = 12? BEANS

• participants are to read the problems aloud and solve them• after each of the three problems in a trial has been presented, they are to

recall the words that accompanied each problem• WM span performance is a good predictor of a broad range of more

complex abilities (spoken and written language comprehension, writing, note-taking, etc.)


Evaluation of Working Memory• WM span performance is a good predictor of a broad range of

more complex abilities (spoken and written language comprehension, writing, note-taking, etc.)

Why?• tasks involved in WM span are a microcosm of what is required

during complex cognitive processing--must process multiple streams of information, keeping some of it active and easily retrievable even in the face of interference from other material that may be more relevant at the time

• predictive power of working memory span underscores the important role that attention and information manipulation play in more complex cognitive processing

• working memory capacity is about attention in the service of memory

• greater WM capacity means that more items can be maintained in the focus of attention, but it also means that information can be effectively blocked from the focus of attention


Working Memory (cont’d)

• A system which keeps information active and “on line” for immediate future use (short-term memory)

• Example:– digit backwards– “N-back” task– saccade task

• Multiple working memory systems? (object, spatial, verbal)


情景记忆和语义记忆 Tulving

• Tvlving 把记忆分成 2种 : 情景记忆和语义记忆。 • 情景记忆 • 1. 接收并储存旧时情节、事件或事件中的相关性。 • 2. 特定事件 ( 看海 ,初吻… ) 建立情节记忆，并像自传似的被储存着。 • 3. 容易改变和流失、缺乏具体架构，但在形成辨认过去事件 (人 , 地方等 ) 的基础上很重要。


• 1.字、概念、规则、抽象概念的记忆，对语言的使用是必须的。 • 2. Tulving 认为它是心理的分类词典……

• 3. 在日常生活中常提取语意记忆，像与人对话、解决问题、阅读等。 • 4. 我们可以在短时间内处理不同的讯息，是因为有效的提取过程和组织良好的语意记忆。

语义记忆


长时记忆类型区分特性情景记忆语义记忆

信息输入源单位体制化参照真实性

感觉事件、情景时间的自己个人的信念

理解事实、观念概念概念的万物 ( 世界 ) 社会的一致


长时记忆类型操作记亿内容时间的符号化感情推理能力文脉依存性被干涉性存取检索方法检索结果检索原理想起内容检索报告发展顺序小儿健忘症

经验的有，直接的较重要小大大按意图按时间或场所记亿结构变化协调的被记忆的过去觉得慢受到障碍

符号无，间接的并不那么重要大小小自动的按对象记忆结构不变开放式被表示的知识知道快不受障碍

智能科学 intelligence science 第六章 学习和记忆 l earning and memory 史忠植...

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智能科学 intelligence science 第六章学习和记忆 l earning and memory 史忠植...