记忆—人脑的存储系统

如果你的记忆只有几分钟,你将如何生活?

电影《记忆碎片》的主人公患上了“短时记忆丧失症”,只能记住几分钟的事情,为了替惨死的妻子报仇,他不得不用文身、纸条,快照相机等方式保存记忆,开展调查。

现实中,有一些类似电影主人公的失忆症患者,他们只有很短一段时间的记忆:之前见过的人,经历的事,很快便消失不见。

为什么他们无法形成新的记忆?还要从记忆的层次说起。

记忆的层次

在计算机中,存储设备被分为了多个层次,按照容量从大到小,可以分为硬盘,内存,CPU寄存器等。

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当我们需要访问数据时,从小容量设备提取数据远远快于大容量设备。

为什么会有这样的差别?因为更大的空间增加了搜索的难度。假如我们捉迷藏,在小小平房里找人,比在巨型建筑物里找人更容易。

硬盘能存储大量数据,但是如果要在硬盘中直接搜索并处理数据,效率太低。内存和CPU寄存器虽然存储容量有限,但是可以快速访问和操作数据。人脑的记忆系统也不是单一层次的,分为小容量的工作记忆和大容量的长时记忆。下面的实验提供了证据:

主试用口述或视觉的方式先后给被试呈现一系列数字,每个符号不超过半秒钟,如

1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0

数字呈现后马上让被试复述。

你可以试试能回忆出几个数字。在实验中,大多数被试都无法回忆出全部12个数字,他们能够复述的数字在7个左右。而一小段时间后,被试会完全忘记这串没有意义的数字。

实验表明,人脑有一套容量有限的记忆系统,专门存储并处理一小部分临时信息,我们把这套系统称为工作记忆。在工作记忆中的信息,如果没有被转化进入长时记忆,会在一段时间后被遗忘。类似《记忆碎片》主角的失忆症患者,大多是大脑海马体受损,失去了把工作记忆中的信息转入长时记忆的能力。

记忆的编码

在前面的实验中,如果被试事先知道数字由0和1组成,其实是有方法记住所有数字的。我们可以每3个数字一组,把对应的一组数字从二进制转换为十进制,例如

利用进制转换,上面的12位数字

1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0

可以转化为4位的十进制数字『5262』,而记忆4个十进制数字,对于普通人来说是非常简单的任务。从这个例子可以看出,虽然工作记忆有容量限制,我们可以重新编码数据,在工作记忆中存放更多的信息。

从信息论的角度来看,二进制数字1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 和十进制数字 5262 的信息量是相同的,均为12比特。这说明工作记忆容量的单位不是比特。

工作记忆容量的单位是什么?研究发现,工作记忆的容量没有精确的度量单位,可以用一个相对模糊的概念『组块』作为测量工作记忆的最小单位。

『组块』顾名思义,是把一些需要记忆的,又有较强联系的东西合成信息块。举个例子,在记忆我们的手机号码时,我们通常把11位数字分割为3到4个部分,例如:

178 - 1138 - 5838

这里的178,1138,5838就构成了3个组块。

组块不一定都由数字或字母构成,图像化的组块能够帮助我们有效记忆。如果你要去购物,需要记住购物清单上的辣椒,牛奶和鸡 ,你可以想象一只鸡在辣椒牛奶里游泳的画面。这样就把三个单词组块变成了一个图像组块,大大降低了工作记忆的负荷。

长时记忆与理解

能记住一串毫无意义的数字,可能让你显得很聪明。但是,你在生活中不会用到这串数字,会很快忘记这串数字,换句话说,这串数字不会进入你的长时记忆。

在现实生活中处理事务时,我们通常用到的是长时记忆。当我们看到一只老虎时,我们会从长时记忆中调取与老虎相关的信息:老虎皮毛的条纹和颜色,老虎饿了要吃人……在这些信息的帮助下,我们可以预测老虎的行动,作出合理的应对。

成人在处理世事时通常比小孩更加成熟老练,这是因为他们更有经验,换句话说,他们的长时记忆中的信息更加丰富,更加准确。如果一个小孩不知道老虎饿了要吃人,那当他看到老虎时,可能会像看到家里的猫一样去摸它的头,后果可想而知。

长时记忆中内容的数量和质量,直接决定了一个人的处事能力。既然长时记忆这么重要,我们该如何高效地升级自己的长时记忆呢?

在1979年,斯坦和布兰斯福德做了如下实验,他们让被试记忆10个句子,例如

  • 胖子正在阅读提示牌

在一段时间后,让被试做如下完型填空

  • ___正在阅读提示牌

在学习这个句子的同时,有3种学习条件:

  1. 在基线条件下,被试只学习句子
  2. 在不相关细节条件下,给被试呈现与测试无关的细节,例如”提示牌有两米高”
  3. 在相关细节条件下,给被试呈现与测试相关的细节,例如”提示牌上写的是冰面易碎,禁止步行”

在基线条件下,被试回忆出了10个测试中的4.2个。在不相关细节条件下,被试只能回忆出10个测试中的2.2个。在相关细节条件下,被试的回忆效果最好,能回忆出10个测试中的7.8个。

实验表明,信息能否进入长时记忆,主要取决于我们是否对信息进行了深层次的加工,即是否深入理解信息的含义。

在不相关细节条件下,有关提示牌高度的信息,让被试将注意力放在了提示牌上,却忽略了是谁在读提示牌。而在相关细节条件下,『冰面易碎』与『胖子』微妙的联系,增加了记忆的细节。这样的深层次加工,让提取记忆变得更加容易。在提取记忆时,不仅可以直接提取『胖子』的信息,当我们想到『冰面易碎』时,也能提取出『胖子』的信息。

深层次的加工,或者说理解信息,其实是在新的信息和长时记忆中已有的信息之间建立联系。当物理老师在教授『原子结构』时,如果学生之间已经学过了『太阳系结构』,老师可以使用类比的方式,让学生找出两者之间的相似性,学生可以通过『太阳系结构』相关知识,对『原子结构』建立一定理解。但是,如果一些学生之前上课睡觉,没有理解『太阳系结构』,那么他可能也无法理解『原子结构』。

在新信息和原有的信息之间建立联系,是记忆和理解的钥匙。长时记忆中的信息越多,当我们遇到新信息时,就越有可能建立有意义的联系,我们就越容易记住和理解新信息。我们记住的东西越多,就能够记住更多的新东西;理解的东西越多,就能够理解更多的新东西。

Written on February 3, 2020