【探索七】錯綜複雜的「黑箱」運作:記憶系統的分工與協同

第六講‧特稿

圖片來源:Kick Images│Getty Images

撰文│林欣怡

起床的時候,你下意識地記得把手按向哪裡,能切掉惱人的響鈴;醒來後你記得今天九點要上課,記得下午要報告;午飯時間在思考要吃什麼的時候,大腦會自動動員你對於各項食物的記憶:漢堡、排骨飯、炸醬麵、義大利麵……日常生活中我們總是不斷有意識或無意識地從大腦提取由過去經驗與學習而來的記憶,以維持生活的步調與日常所需,然而,這些錯綜複雜、鉅細靡遺的記憶細節,究竟如何進入我們的大腦被分類儲存,再於適當的時機被我們重新召喚出來呢?

自1960年代認知心理學蔚然成形,再到1990年代神經心理學興起,大腦與記憶運作的奧秘,是近半世紀來心理學家最亟欲探索的議題之一。今天的講座很榮幸能邀請到臺大心理系系主任胡志偉教授,為我們主講「箱子中的記憶:人類記憶系統」,除了向聽眾報告目前人類記憶研究的成果、讓大家了解記憶系統的內部分工運作外,更難得的是胡教授將側重心理學研究方法途徑,仔細講解心理學家如何藉由一次次實驗設計、一次次排除實驗變因,最後一步步推論出目前的理論假設,真正讓大家理解心理學的研究途徑與嚴謹的科學態度,釐清一般人對於心理學的迷思。胡教授演講中對於實驗細節與研究方法的仔細講解,相信對有志於投入心理學的青年學子而言,更是一堂難得的課,讓他們有機會了解心理學究竟如何進行科學研究,並學習如何以科學的方法與態度來思考並探究議題。
心理學的發展與科學的實驗精神
心理學在歷經一百多年的改變,與不同流派的發展後,慢慢形成了現代心理學的一般性定義,它是研究心智、行為與二者關係的科學。心智指涉的是各種無法直接觀察的複雜的心智功能,如記憶、學習、知覺、推理、決策歷程、創造等等;相對的行為指的則是外顯的、可觀察的行為。現代心理學仰賴能提供科學數據的實驗工具與實驗結合,並進行一連串實驗數據積累之後,再盡量試圖依實驗資料推出合理的解釋。如眼動追蹤儀與臉部辨識實驗或文章閱讀實驗結合,能分別以儀器清楚紀錄下受試者在看人臉或文章的時候,眼動歷程為何,如何進行辨識,會看哪些部份、再處理哪些部份。

從Wundt Titchener的結構學派開始,心理學歷經許多不同的流派與改變,直到今天其面貌仍然在不斷改變,從1960年代的認知心理學、1980年代的連結論取向,再到1990年代的神經心理學等等。1970年代由於電腦科學興起等影響,使認知心理學開始在心理學中興盛起來,後來更因大腦顯像技術的成熟,帶入一大批學者投入大腦研究。大腦顯像技術對心理學科來說是莫大的突破,因為其能在實驗者向受試者提問時,同時紀錄大腦活動,藉此知道受試者進行思考運算時,大腦的對應活動的區域究竟在哪裡,這在過去是完全沒有辦法做到的,這項新工具,可由受試者隱微的行為帶出一系列大腦實際而客觀的活動數據。

長期以來許多哲學家、心理學家試圖對人類複雜的意識、記憶系統去提出解釋,都認為這個現象背後一定有深沉的機轉運作。而1960年代的電腦科學的興起,便給予心理學家新的刺激。由於電腦能處理大量複雜訊息,1960年代心理學家認為人腦處理訊息的過程,就跟電腦處理問題、給出答案的過程相似,並由此提出許多假說與理論。

心理學的研究層次可分為意識層次、訊息處理層次,以及生理神經層次,就目前來回顧過去100年人類對記憶的研究成果,對於三個不同層次都有一定的成果。現代心理學中,記憶研究的議題主要包括記憶的組織結構、訊息型態與運作方式、訊息存放方式與提取機制等等,以下胡教授便開始為我們抽絲剝繭,一層層揭開記憶系統的奧秘。

人類記憶系統的理論模式:感官記憶、工作記憶與長期記憶
人類的記憶至少包括三大類的系統:感官記憶、工作記憶與長期記憶,人類的記憶是由這三者次系統共同組成,各自扮演不同的角色,發揮不同的功能。

感官記憶是記憶系統的第一站,是環境訊息進入短期和長期記憶的中點站。理論上,經過任何一種感官系統進入的訊息都會被收錄到「相對應的感官記憶」中,但在心理學的研究中,目前大多的研究成果較集中在探討視覺感官記憶與聽覺感官記憶這兩項。底下便先藉由介紹由Sperling主持的經典視覺記憶研究歷程,讓大家了解心理學家如何設計實驗,並了解視覺記憶的特質與運作方式。

1960年代,心理學家Sperling為了解開視覺記憶的密碼,進行了一連串實驗。一開始,他以50毫秒的速度呈現一組英文字母讓受試者記憶,請受試者在記憶之後以「全回憶法」隨機回想自己記得的字母,結果發現受試者平均能記得4.5個字母。接下來,為了探究「4.5個字母」究竟是視覺記憶的容量極限,或可能牽涉到視覺記憶消失的速率,他再進一部設計了「部分回憶法」,讓受試者在字母消失後,只根據實驗要求,回憶上、中、下任一排的字母,結果竟發現受試者平均可以記得3.3個字母,遠大於4.5的三分之一。兩輪實驗的結果顯示,4.5字母絕非視覺記憶容量極限,合理的解釋則是視覺記憶消失的速度非常快,所以在全回憶法的實驗中,受試者回憶到4.5個左右就無法再繼續下去。

從這樣的實驗過程與推得的結論,我們可以了解到心理學之所以是一門科學,在於它講求客觀的實驗數據,並需要經由不同的實驗設計積累相關數據後,再從數據中找出較合理的推論與解釋,對於該現象思考背後的機轉提出假設。

而感官記憶中的訊息被「注意」到之後,就可能會進一步進入「工作記憶」中,和其它的訊息整合,並可能被「永固」成為「長期記憶」。

工作記憶不只是個單純的儲存訊息機制,而是一種動態的靈活運作模式。學界認為工作記憶可說是一個人匯集各種訊息,包括當下從外界得入的訊息、以及從自身長期記憶中提取出來的訊息等等,然後再對所有訊息加以分析、分類、理解與整合,以求解決、完成目前工作任務。比方說我們在回答問題時,我們必須先記得對方提問的內容,再從自身記憶中提取相關的知識、訊息,綜合組織之後再用來回答問題。

針對工作記憶的研究,目前有許多研究者透過fMRI進行相關研究,請受試者去做不同類型的工作,再用fMRI紀錄他們的腦部活動,結果發現當受試者進行關於語言、空間、問題解決等等不同作業的時候,其腦區活動情形並不相同。實驗結果也表明,工作記憶動員的腦區相當複雜,可能同時動員不同的腦區進行不同的作業,並由幾個不同的次系統共同構成。

但工作記憶的記憶時間雖遠比感官記憶與短期記憶長,卻仍不見得會轉化成長期記憶。究竟從工作記憶轉成長期記憶,又需要花多久時間呢?為了研究這個議題,Squire和Fox針對電療病人的記憶空窗期進行研究分析,發現他們都無法記憶電療前一至兩個月內發生的事,因此推估記憶「永固化」的歷程約需時兩個月,當工作記憶透過永固化進入長期記憶之後,就會變成我們記憶裡的一部份,不容易忘記,且我們可隨時提取為己所用。

長期記憶的兩種面貌:陳述記憶與程序記憶
那麼伴隨我們走過漫長人生的長期記憶,又是如何組織、如何運作呢?

我們的長期記憶可分為陳述記憶與程序記憶兩大類。所謂的陳述記憶又分為兩種,一是事件記憶,也就是對於過去經驗,如人、事、時、地物等等的記憶,是可以清楚描述出來龍去脈的,比如說我在哪一年進入台大,那一年修了什麼課,有誰是我的同學等等。二則是內容記憶,是對於過去經驗濃縮後的記憶,比較像是基本常識,卻很難主動去述說自己究竟有哪些內容記憶,內容記憶又從何而來。比方說我們都確實知道台大位於台北市,但卻沒有人知道我們何時記憶了這件事,從什麼樣的事件裡獲取了這件內容記憶。

除了陳述記憶以外,我們的大腦還有另外一套長期記憶系統,是所謂的程序記憶,主要是對於如何從事一件事、如何做出某種技巧性的活動的記憶,如騎腳踏車、游泳、編織等等專業活動。

心理學家在觀察許多健忘者患者後發現,雖然這些有記憶障礙的患者可能無法再記憶新的事件或內容記憶,卻還可以學習新技能,他們所殘存的學習能力,都包括在程序記憶的部份。

著名的心理學案例就是代號為HM的病人,為了緩解癲癇的症狀,他在1953年時手術割除了部份的大腦組織,其中包括了海馬迴的部份。結果術後HM罹患了順行性失憶症(Anterograde Amnesia),他無法再記憶任何新的訊息,沒有短期記憶的能力,也就無法將短期記憶、工作記憶轉化成長期記憶。然而他卻仍有殘存的學習能力,實驗過程讓他試做轉盤追蹤、鏡描作業,連續做三天之後,雖然他完全不記得前兩天曾經練習過,但實際的作業卻有長足的進步,確實學會了新技能。從HM的案例會發現,雖然他的陳述記憶有障礙,導致他不記得自己曾經學習,但操作技能的程序記憶知識仍可被保留下來,兩者之間是各自獨立的系統。過去記憶障礙患者走不出家門和實驗室,但HM的案例讓心理學家發現記憶的不同系統之後,就可以藉由程序記憶來幫助他們維持日常生活。

回溯的魔法:記憶基模與回憶建構
儲存在大腦長期記憶中的內容記憶,內容極為繁雜,儲存的是對個別事件的記憶,但每個事件和內容皆不是單獨放置,而會在內容記憶系統中形成相互關聯的網絡,相關聯的知識和記憶之間會建立相互的聯結,因此記憶往往有「觸發效果」,當我們想起某件事的時候,會同時聯想到另一件類似的事件或同時發生的事情。由於內容記憶會將相關訊息作相互連結,所以會呈現出一種基模(schema)的狀態。

我們可以將基模視為是一種知識或訊息的組織,或是一種較大的記憶單位。例如, 記憶中的「客廳」在人類記憶系統中是一種基模,當我們接受到「客廳」這個訊息的時候,就會從記憶中召換出一連串有關客廳的固定想像,比如其空間小大、布置方式、包含哪些陳設物件等等。記憶系統之所以需要基模,是因為建立基模之後,能引導我們判斷訊息、預測發展並準備處理即將可能發生的事件。就像我們在接受一篇文章或演講訊息之前,倘若對該議題已有相當的背景知識,我們的吸收力和理解程度都會相對高上許多,記憶系統裡的基模就像是一組組的小精靈,當我們需要幫忙時就會同時將一系列相關的知識帶到我們眼前,幫助我們處理事務。

因此,由於記憶以基模的方式儲存,我們在召喚記憶的時候倚賴的是記憶之間的相互連結,所以當我們動員記憶去進行「回憶」的時候,其實是靠一些線索去將既有的訊息連結起來,經過建構歷程才組成「回憶」的。了解這層結構之後,就能了解為什麼有經驗的律師常常能在客戶回憶事件時刻意技巧性地給出一些引導性的線索,誘導客戶將已發生的事件扭轉成另一種記憶。

在Loftus 的實驗中,他讓受試者看一部車子撞上路邊路牌的影片,看完之後詢問他們回想撞上時的車速大概為何,五組受試者看的影片雖然相同,但被詢問時,實驗者各以不同強度的語詞描述「撞擊」,在不同的語言強度暗示下,受試者回答的車速就有了明顯的差異,其中一組接受到實驗者以「撞毀」(smash)來形容事故現場的受試者,他們接受語言強度的暗示後,回答的車速明顯高於其他組。這個實驗明確的證明了人的記憶並非客觀存在,而會受到暗示和建構的影響,我們只是根據某些留在大腦中的記憶片段,進而去建構前後的脈絡,從記憶系統中這邊抓一點、那邊湊一點,慢慢建構起心中相信、覺得合理的完整過程。

結語:從記憶到回憶
在胡老師詳細的演講中,我們不但了解到目前對人類記憶研究的成果,更了解到背後心理學家如何藉由一個個縝密的實驗設計,經過反覆的操縱及對變因的控制,才能有條理地慢慢剖析大腦的記憶系統,我們的記憶其實由數個次系統構成,而且在不同的系統中,訊息的呈現與表徵方式,以及運作訊息的方式都不盡相同。由於了解到內容記憶和程序記憶的差異,我們可以幫助傑拉米找到自己的一技之長,由於了解到「回憶」運作方式如何倚賴大量的建構歷程,我們對於事件真實性及證詞都有了嶄新的想法。

科學實驗的實證精神,讓現代心理學跳脫出哲學式的推論,一步步踏實的揭開人類大腦與記憶系統的奧秘,每一位努力不懈的心理學家,都值我們熱烈的掌聲!
--

本文整理自:101/05/26下午由胡志偉教授在臺大應力所國際演講廳所主講之「箱子裡的過去:談人類的記憶系統」的演講內容

延伸閱讀:台大科學教育發展中心探索基礎科學講座2012年05月26日第六講〈箱子裡的過去:談人類的記憶系統〉全程影音

﹝本文作者畢業於台大外文系、台大政治系國際關係組,現為台大台文所的研究生﹞
責任編輯:Nita Hsu


5,861 人瀏覽過

發佈留言

發佈留言必須填寫的電子郵件地址不會公開。 必填欄位標示為 *

為了避免你是機器人,請在留言前回答以下問題: