记忆的结构和过程

第二章记忆的结构与过程
导读细目
两种记忆说的由来与基本思想
短时记忆存在的证据
多存贮模型的提出
多存储模型的基本思想
多存贮模型的扩展
多存贮模型存在的问题
加工水平说的基本观点
加工水平说的实验证据
加工顺序与横向扩散
记忆的结构和过程是记忆心理学研究的一个基本问题。

从19世纪末德国著名心理学家艾宾浩斯（Ebbinghaus）开创记忆研究以来，围绕记忆结构和过程进行了大量的研究，出现了不同的记忆结构和过程的模型，这反映了对记忆性质研究在基础理论上的巨大发展。

记忆结构是指记忆在机能上相互独立的加工系统，各个系统在其内容、特征和组织上有明显的差异。

记忆结构是一种有逻辑联系的心理上的结构，而不是物理上的结构。

记忆过程是指在记忆结构的基础上，各加工系统间信息流动和变化的认知操作，如信息的编码、组织和提取。

记忆结构和记忆过程是不可分的。

记忆结构是信息动态变化过程的基础；当然，没有记忆过程，记忆结构就成为一个虚构的空架子。

可见，记忆的结构和过程是一个事物的不同侧面。

可以把记忆看成是一种具有结构和过程两种不同性质的统一的整体。

本章对记忆结构和过程的分析是把其作为一个有机整体来进行的。

第一节两种记忆说
一、两种记忆说的由来与基本思想
记忆研究的鼻祖艾宾浩斯尚未对记忆的结构提出明确的看法，他所谓的记忆是现在所说的长时记忆。

其实，艾宾浩斯在研究中已接触到短时记忆的现象。

例如，在无意义音节的系统学习中，他发现如果无意义音节表只学习一次，可以正确回忆出7个音节，这实际上涉及到了短时记忆的问题，只不过艾宾浩斯没有将它与长时记忆区分开来进行研究。

如果说艾宾浩斯对记忆进行的是科学的研究，但没有区分短时记忆与长时记忆的话，那么，美国心理学家詹姆斯（James,1890）却依据内省的经验，提出了初级记忆（primary memory）和次级记忆（secondary memory）。

詹姆斯认为，意识行为本身是一种记忆行为，因为意识到的现在实际上是对穿越的一段时间的意识。

如果意识不以时间为基础，就不能欣赏由一组音符组成的一个曲子，也不能解释一个句子的前后两个部分意识的内容是所谓的“当前一刻”的那部分。

初级记忆的内容具有暂时存储的性质和易于提取的特点。

次级记忆是当前意识以外的过去经验的贮存，具有长期的性质。

次级记忆的内容需要经过一定的努力才能提取出来。

虽然詹姆斯对这两种记忆的区分还缺乏科学实验的证据，但这一学说对现代认知心理学在记忆结构问题的研究上还是起到了积极的影响。

20世纪60年代沃和诺曼（Waugh & Norman,1965）借用了詹姆斯的初级记忆和次级记忆两个术语，但用新的实验数据强化了詹姆斯的观念。

在他们1965年发表的关于初级记忆的论文中提出了两种记忆说，这使记忆研究的方向发生了巨大转折。

两种记忆说不仅使用詹姆斯记忆二元论思想把记忆区分为初级记忆和次级记忆两种系统，还对这两种系统之间的认知操作进行了分析。

两种记忆说认为，记忆不是一个单一的整体，而是有短时记忆和长时记忆构成的一个统一的记忆系统。

初级记忆就是所谓的短时记忆，次级记忆即长时记忆。

这两种记忆在机能上是有差异的。

它们彼此独立又相互联系。

短时记忆是一个容量有限的缓冲器和加工器，长时记忆是一个可长期贮存大量信息的信息库。

信息经过感觉道首先进入短时记忆，在这里信息可短暂地保持15—30秒，但经过复述，它可以在记忆中继续保持下去，而且还可以通过复述而进入长时记忆。

两种记忆说可以用图2-1来表示。

图2-1 两种记忆系统模型
（引自沃和诺曼，1965）
二、短时记忆存在的证据
（一）神经心理学证据
或许短时记忆存在最强有力的证据来自脑损伤病人的研究。

一个有名的遗忘症患者叫HM。

为了治疗他的严重癫痫，1953年他做了脑部手术。

手术切除了他大脑的颞叶和大脑的一个关键部位—－海马。

手术成功地治愈了他的癫痫，但使他患上了严重的遗忘综合症。

HM能回忆其早期生活的事件，但获得新信息的能力急剧下降。

他不能识别新结识的朋友，不能回忆正在发生的事件，能重复阅读同一本杂志，但每次阅读都认为是一本不熟悉的杂志。

他能记得诸如修剪草坪的旧技能，却不能记得割草机放在了何处。

一位心理学家整个上午对他进行测试，但到下午HM就不认识他了，也不记得什么时候做了测试。

在科肯（Corkin，1984）对HM 的遗忘症特征所作得记录中，也发现自从手术后HM只习得了很少一些关于他个人生活的事实和世界大事。

他的词汇除少数外，只保留了20世纪50年代早期使用过的词。

例如，他不知道“CD播放器”是什么意思，但它使用语法的能力却完好无损。

近年来有证据显示他的语言的某些方面的能力有时并非完好无损（麦凯，MacKay,1998）。

尽管HM出现了学习新材料的能力严重下降的有趣记忆丧失模式，但它即时的记忆广度相当正常。

维克格伦（Wickelgren,1968）给HM一项数学探测作业，发现HM表现出正常的近因效应，但起始部位的数学成绩很差。

HM的遗忘症记忆丧失模式表明，他的短时记忆广度是正常的，但他的长时贮存能力严重下降。

所以他不能将新学习的信息转入到长时记忆中，或者说不能将正常的短时贮存与严重缺陷的长时贮存相结合。

遗忘症患者的记忆丧失模式的研究结果表明，人的记忆结构包含着短时贮存和长时贮存两种形式。

巴德利和沃林顿（Baddeley ＆ Warrington,1970）对遗忘症患者的记忆研究也证明了短时贮存和长时贮存的存在。

他们让正常被试和遗忘症患者识记10个单词组成的词表，然后进行自由回忆，自由回忆分即时回忆和延缓回忆（延缓30秒）。

实验结果见图2-2。

10
20
30
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100
正确百分数项目数
图2-2 遗忘症患者和正常被试的立即回忆和延迟回忆
（引自巴德利和沃林顿，1970）
从图中可以看到，在即时回忆条件下，正常被试和遗忘症患者都有同样明显的近因效应，但遗忘症患者开始部位的几个单词的回忆成绩差得多。

在延缓回忆条件下，遗忘症的首因效应也明显低于正常被试。

这说明遗忘症患者的长时记忆有严重障碍。

他们学习的单词只能短暂地存储在短时记忆中，之后便迅即遗忘，不能转入到长时记忆中。

1996年卡尔西莫(Carlesimo)等人做了与巴特利等人（1970）相似的研究。

他们比较了正常被试和遗忘症患者自由回忆的系列位置曲线。

一种回忆是即时进行的；另一种是延缓回忆，为防止复述还在识记后让被试解决字谜干扰作业。

实验结果与巴特利等人（1970）的研究相似，证明了短时记忆和长时记忆的存在。

（二）药物与短时记忆
有关的药物与记忆关系的研究也证明了短时记忆系统的存在。

我们知道，乙酰胆碱与记忆功能高度相关。

患有阿尔采姆症（也称早老性痴呆症）的人， 至少在其早期阶段记忆丧失日益严重。

对阿尔采姆症病人的检查发现，他们的乙酰胆碱水平低于正常值，这与记忆能力下降有关。

使用胆碱阻断技术可以减弱正常大脑中乙酰胆碱的作用。

在德拉克曼（Drachman ）等人1979年的一项经典研究中，给被试使用莨菪碱的药，经受胆碱阻断的被试接受三种类型的测验：①记忆广度；②超广度（成人典型的记忆广度为7±2，超广度是指回忆的数字量要求大于7±2）；③词表的自由回忆。

图2-3显示的是莨菪碱的记忆效应：对记忆广度没有影响；对超广度也没有多大影响；对自由记忆有显著影响，被施药的被试比控制组的回忆量少50％。

因为只有在自由回忆中才显示出长时贮存，它的回忆量少，表明长时记忆的能力显著下降。

这些数据说明记忆中存在着一个起独立作用的短时贮存。

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数字广度数字超广度自由回忆
图2-3 莨菪碱的记忆效应
（引自德拉克曼等，1979）
（三）自由回忆实验
支持短时记忆存在的最有力的心理学证据来自由回忆实验。

自由回忆这种实验方法是艾宾浩斯首先发展起来的。

20世纪20年代心理学家根据自由回忆实验的结果，得到了一条系列位置曲线（韦尔奇和伯内特，Welch & Burnett,1924）。

最近呈现的项目回忆得最好，其次是起始部分的回忆，对中间部分的回忆最差。

对这种现象是用前摄抑制和倒摄抑制来解释的。

中间部分之所以回忆得差是因其受到前摄抑制和倒摄抑制双重干扰；而起始部分只受到倒摄抑制的干扰，最后的部分只受到前摄抑制的干扰，所以起始部分和最后部分的回忆成绩要优
于中间部分。

到20世纪60年代初期，根据詹姆斯对初级记忆和次级记忆的划分，系列位置曲线得到了重新解释。

系列位置曲线分3个部分：起始部分的几个项目回忆得比较好，称作首因效应（primary effect ）；系列中最后几个项目回忆得最好，称作近因效应（recency effect ）；曲线中间部分的项目回忆得最差，称作渐进线（asymptote ）(见图2-4 )。

0.1
0.2
0.3
0.4
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0.6
0.7
0.8
01234567891011
12输入系列位置
图2-4 系列位置曲线 （引自Parkin,A.J. Memory: A professional ’s guide .Chichester: Wiley ，2000）
持两种记忆说的人认为，自由回忆的系列位置曲线不是一条单一的曲线，而是由两部分构成的，反映着两种不同的记忆。

曲线的起始部分和中间部分合成一个部分，反映着长时记忆，曲线的结尾部分反映着短时记忆。

首因效应的出现是因为它得到了比中间部分更多的复述，近因效应的出现是因其还保持在短时记忆中。

然而这种解释还带有假设的性质，还不能作为区分短时记忆和长时记忆的充分证据。

要证明这种假设，还需要科学实验的支持。

心理学家通过功能双重分离(functioned double dissociation)的方法验证了两种记忆说对系列位置曲线的分析。

在这里功能的双重分离是指：一些自变量可以改变首因效应和渐进线，但不影响近因效应；另一些自变量可以改变近因效应但不影响首因效应和渐进线。

为区分两种记忆，根据功能双重分离原则，可变化下列两个自变量：①单词的呈现速度。

增加每个单词的呈现时间，这将增加复述的时间，使更多信息转入长时记忆，但不会影响短时记忆。

②干扰活动。

系列单词呈现后进行延缓回忆，为防止复述进行干扰活动，这样可以有效地干扰短时记忆，但不影响长时记忆。

这两种情况都得到了实验的证实。

默多克（Murdock,1962）的自由回忆实验以两种不同的速度呈现单词，每个单词的呈现时间分别1秒和2秒。

实验结果见图2-5。

从图中可以看到，两种刺激的呈现速度不同，系列位置曲线也有所不同。

呈现时间为2秒的系列位置曲线中，长时记忆部分（即首因效应和渐进线）的回忆成绩优于呈现时间为1秒的，但两者近因效应没有什么差异。

这说明增加刺激呈现时间有利于长时记忆，但不影响短时记忆。

80
60
40
20
020
15105系列位置
图2－5 两种刺激呈现速度的系列位置效应
（引自默多克，1962） 格兰泽和坎尼茨（Glanzer&Cunitz,1966）用实验证实了第二种情况。

在系列单词呈现完毕后，让被试进行两种回忆，一种为即时回忆，即呈现完单词后没有干扰活动，让被试马上进行回忆；另一种为延缓回忆，即呈现完单词后立即让被试完成30秒钟的数字减3的逆运算作业，以防止复述，从而将回忆延迟30秒。

实验结果见（图2－6）。

11020
30
40
50
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51015
既时回忆延缓回忆系列位置
图2－6 延缓回忆对近因效应的影响
（引自格兰泽和坎尼茨，1966） 即时回忆和延缓回忆的首因效应和渐进线相似，但延缓回忆有近因效应，而即时回忆条件下的近因效应消失了。

这说明延缓回忆时的心算干扰活动损害了短时记忆，但对长时记忆没有影响。

这为两种记忆的存在提供了一些科学依据。

短时记忆和长时记忆的区分还得到了负近因效应（negative recency ）的支持。

克雷克（Craik,1970）让被试参加一系列的自由回忆实验，每次实验都得到一条系列位置曲线。

当这些实验完毕后，出乎意料的要被试将所有实验中的单词都尽可能回忆出来。

实验结果到了负近因效应（见图2-7）。

IFR
FFR 首因效应
近因效应系列位置
图2-7 立刻自由回忆（IFR ）和最后总的自由回忆（FFR ）系列位置曲线
（引自克雷克，1970）
负近因效应表现为：在每次实验中，即时自由回忆表现出明显的近因效应，但从整个实验中得到出的总的系列位置曲线则是，单个实验中回忆最好，即涉及近因效应的单词的回忆成绩则显著低于渐进线。

这是因为，每次实验中最后的几个单词因其处于短时记忆中而回忆得好，但又因为这些单词没有得到复述，被试也不知道进行最后的自由回忆实验，因此这些单词就难以转入到长时记忆中而被遗忘。

（四）长时近因效应
尽管有许多证据支持短时记忆和次级记忆的区分，但也有实验证据对这种区分提出了严重挑战，甚至出现了相反的情况。

在格伦伯格（Glenberg）等人1980年的实验中，给被试呈现9对单词，每对呈现2秒，两对单词之间让被试进行心算（干扰活动）。

最后一对单词呈现完毕，进行更长时间的干扰活动，然后再对学过的9对单词进行回忆。

一对单词和一对单词之间的干扰活动，以及最后的干扰活动有两种时间模式：①每对单词和每对单词之间的干扰时间为4秒，最后一对单词呈现后的干扰时间为12秒。

②每对单词和每单词之间的干扰时间为12秒，最后一对单词呈现完后的干扰时间为36秒。

可以将这种实验称为连续干扰的自由回忆实验。

如前所述，在自由回忆实验中，最后一个项目呈现完毕进行延缓回忆，并实施干扰活动，目的是为了阻止复述，这样就可以影响近因效应。

但在连续干扰的实验中，结果是令人惊讶的，两种时间模式下都产生了明显的近因效应（见图2-8）。

连续干扰条件下，干扰活动不仅没有影响近因效应，反而产生了明显的近因效应。

帕金（Parkin,2000）把这种现象称为长时近因效应（long-term recency）。

8
12345679
系列位置
图2-8 格伦伯格等人的实验结果
（引自格伦伯格等人，1980）
格伦伯格发现近因效应后，试图对各种近因效应作出一个合理的解释。

他提出了恒定比例法则（constant ratio rule），认为近因效应是由恒定的比例法则决定的。

恒定比例法可以用公式表示为：
近因效应＝项目间的间隔时间／最后一个项目到开始回忆的时间
按照这个法则，比值越接近1，近因效应就越强，即最后几个项目的回忆概率就越大。

在格伦伯格（1980）的实验中，虽然两种时间干扰模式不同，即项目间的间隔时间绝对值上有差异，但二者的比例相同，即0.33（4/12,12/36）。

因此，它们的近因效应相同。

对于即时回忆条件下典型的近因效应也可以用这一法则来解释：因为呈现的项目之间的时间间隔很小，所得的比例就大，因此近因效应就明显。

长时近因效应的发现，对短时记忆是否是一个记忆系统的理论提出了严重的挑战，使人们对用近因效应来解释两种记忆的区分的理论价值产生了极大的怀疑。

第二节多存贮模型
一、多存贮模型的提出
人类的记忆是信息的编码存储和提取的认知加工过程，当然，我们的一切信息都是通过感觉而获得的。

因此在人类信息加工过程这个更大的背景上，记忆从其结构和过程看，必然与感知觉紧密相关，有一个与比初级记忆更早的加工阶段或记忆系统。

按照这种理论设想，两种记忆说就有了其不合理的一面，即记忆的结构不是由短时记忆和长时记忆构成的，而应是一个包含感觉记忆在内的，由感觉记忆、短时记忆和长时记忆构成的一个记忆系统。

因此，在感觉记忆被提出并得到实验的证实后，出现了记忆结构的另一主要理论模型——多存贮模型。

二、多存储模型的基本思想
多存贮模型是阿特金森和希夫林(Atkinson ＆ Shiffrin,1968)提出来的（图2-9）。

在
他们的模型中，记忆有三种不同的贮存，即感觉登记、短时贮存和长时贮存。

阿特金森和希夫林把记忆和记忆贮存区分开来。

记忆是指信息被保持下来，而贮存则是指保持这些信息的结构成分。

多存贮模型强调记忆作为不同的结构或系统而存在，所以多存贮模型又叫做形态模型（modal model）。

在阿特金森和希夫林的多存贮模型中，环境信息首先以感觉的形式被登记到这个记忆系统中，即首先进行感觉登记。

感觉登记按感觉通道可分为视觉的、听觉的，即图像记忆和声像记忆。

感觉通道可保存丰富的信息，但大部分很快就会衰退。

感觉登记中的一些信息可以进入短时贮存。

短时贮存中的信息有不同的形式，如听觉的、口语的、言语的。

在这里，信息经过编码后可以不同于原来的感觉形式，如视觉呈现的一个单词在短时贮存中可以由听觉表示。

图2-9 多储存模型
（引自阿特金森和希夫林，1968）
在多贮存模型中，阿特金森和希夫林把短时贮存稍加扩大，如图2-10。

短时贮存是一个工作系统。

它有两个功能：①在感觉登记和长时贮存之间起缓冲器的作用。

感觉登记中的信息在进入长时记忆之前，可以先暂时保存在短时贮存中。

因此，短时贮存就是一个缓冲器。

信息随着复述而保持下去，这样就可将其称为复述缓冲器。

短时贮存中信息虽然比感觉登记
中的信息保持时间长，但也会很快消失。

在没有复述的情况下，阿特金森和希夫林推测它可被保持15—30秒。

然而，放在“复述缓冲器”中的信息就可以保持更长的时间。

而且，在短时贮存中信息保持的时间越长，转入到长时贮存中的可能性就越大。

短时贮存或缓冲器的容量有限，可以设想为几个槽道（(slot)。

②作为信息转入长时贮存的加工器。

信息通过各个槽道，最后进入长时贮存而成为永久保存的部分。

由于槽道的数量有限，因此，新输入的信息就会取代槽道中的旧信息，这样，信息就会从短时贮存中丧失。

多存贮模型中的第三个系统是长时贮存，经过复述的信息进入到长时贮存中。

长时贮存是一个信息库，它保存的信息有听觉的、口语的、言语的以及视觉的编码形式等。

进入长时贮存的信息保持时间比较长，它们可因消退、干扰或强度减弱而不能被提取出来。

另外，信息既可以通过短时贮存进入长时贮存也可以在刺激呈现后立即进入长时贮存。

当然，有些信息在短时贮存中保留几分钟后，却不会进入长时贮存。

图2-10 记忆系统中的复述缓冲器
（引自阿特金森和希夫林，1968）
三、多存贮模型的扩展
阿特金森和希夫林模型的核心是对进出短时贮存的信息流进行有意识或无意识的控制。

因此，这一模型与其他理论最明显的区别是结构与控制的分离。

阿特金森和希夫林关于随意实施控制的思想在以后的扩展模型中得到较详细的说明。

阿特金森和希夫林（Shiffrin ＆Atkinson，1969）的扩展模型用图2-11表示。

在扩展模型中，信息的流程仍如以前的模型，从感觉登记到短时贮存再到长时贮存。

不同的是记忆系统的这三个部分都与控制过程相联系。

控制过程包括启动和调整刺激分析程序，改变感觉通道的倾向，激活复述机制，改变信息从感觉登记到短时贮存的流程，对信息进行编码并将它从短时贮存转到长时贮存，启动或改变长时贮存的搜索，对贮存信息进行操作，设置判断标准，启动反应发生器等。

在这些控制因素中，要激活哪一个，依赖于任务的性质和当时的指令。

给记忆系统增加这样的控制过程，是记忆系统变得更加主动和灵活。

图2-11 包含控制过程的记忆系统模型
（引自阿特金森和希夫林,1969）
记忆贮存的扩展模型中，希夫林和阿特金森把长时记忆看作是自标地址记忆（self-addressing memory）。

这种记忆是指信息存储的位置是根据信息的内容而确定的。

信息是通过在自己标定的地址中而被提取出来的。

希夫林和阿特金森用图书馆的检索做了一个有用的类比。

他们认为自标地址的记忆与图书馆中图书上架系统相类似。

图书是按内容来分类放置的。

一本关于“记忆”的书，将被放在图书馆一个特定的书库内（如心理学书库）。

如果想使用这本书，可以按照原来用以放置该书的上架系统去寻找它。

他们认为，长时贮存在很大程度上就是这样一种自标地址的记忆。

原来的多存贮模型还受到过这样的批评，认为信息从记忆系统中丧失是没有道理的，甚至认为信息的丧失是违反热力学第一定律的。

阿特金森和希夫林接受了这样的批评，因此在扩展模型中将“信息丧失”的箭头去掉了。

关于遗忘的性质，不同心理学家有不同的看法。

有的研究指出，信息一旦存入长时记忆，它就根本不会丧失，所谓的遗忘只是由于干扰而不能提取，解除干扰就会恢复遗忘。

这方面的问题将在“长时记忆”一章中详细讨论。

四、多存贮模型存在的问题
多存贮模型是被心理学家普遍接受的一个记忆系统模型，到目前为止，它在解释记忆结构和过程方面仍占有主导地位。

但这并不是说这个记忆模型是完美无缺的，它同其模型一样也有其自身不可克服的一些问题。

1.神经心理学方面的问题
临床发现，有些病人有正常的长时学习能力，但同时他的听觉记忆广度严重下降（沙利斯和沃林顿，Shallice ＆ Warrington,1970）。

根据多存贮模型，记忆广度的降低，表明这个病人的短时贮存能力严重下降。

由于容量有限的短时贮存系统形成了学习、推理和一般智力操作的重要瓶颈，所以这样的病人就会在这些方面产生严重的障碍。

但沙利斯和沃林顿（1970）、巴索等人（Basso等人，1982）发现，这样的病人并没有这种受到损伤的表现，他们有正常的长时学习能力，过着独立正常的生活。

2.短时贮存和长时学习问题
记忆的多存贮模型的第二个问题是关于学习的假设。

阿特金森和希夫林（1968）认为，。