巴德利工作记忆模型

巴德利工作记忆模型（英文：Baddley's model of working memory）是艾伦·巴德利(Alan Baddeley)（英语：Alan Baddeley）和格雷厄姆·希奇(Graham Hitch)（英语：Graham_Hitch）在1974年提出的工作记忆模型，试图呈现更准确的主记忆模型（通常称为短期记忆 ）。工作记忆将主记忆分成多个组件，而不是单个统一构造。巴德利和希奇在1968年提出由三个要素组成的工作记忆模型，以取代由艾金生(Atkinson)（英语：Richard_C._Atkinson）和谢扶润(Shiffrin)（英语：Richard Shiffrin）所提出，在多重记忆模型（英语：Atkinson–Shiffrin_memory_model）之中的“短期记忆”。后来巴德利和其他同事扩展了这个模型，增加了第四个要素，而成为工作记忆领域的主流观点。然而，有其他的替代模型正在开发中（参见工作记忆 ），为工作记忆系统提供了不同的视角。巴德利和希奇的原始模型由三个主要部分组成：中央执行 (作为监督系统，以控制跟从属系统之间的信息流动)、语音循环、视觉空间写生板 。语音循环储存语言内容，视觉空间写生板储存视觉空间数据，而两个从属系统皆仅作为短期储存中心。 2000年，巴德利在他的模型中添加了第三个从属系统，即情节缓冲区。在巴德利和希奇的在旧模型中，区分两个从属系统的论点来自于双作业派典的实验结果。受试者会同时执行两个任务，当使用两个分立的感知区时（即视觉和口头任务），执行结果的效率几乎与单独执行任务一样。反之，当受试者试图使用相同感知区，同时执行两个任务时，执行效率则低于单独执行任务时的效率。巴德利模型的第四个组成部分在25年后被添加，用以补充中央执行系统。第三个从属系统是情节缓冲区，一种有限容量系统，借由结合从属系统信息以及长期记忆而成为单个情节表征，因而够提供信息的临时储存。中央执行是个灵活的系统，负责控制和调节认知过程。它引导注意力和瞄准信息，使工作记忆和长期记忆一起工作。可以把它认为是个监控系统，控制认知过程，确保短期记忆积极工作，并在它们误入歧途时进行干预，防止分心。它具有以下功能:中央执行系统主要有两个系统:视觉空间写生板(visual -spatial sketchpad)和语音循环(phonological loop)。例如，巴德利和厄斯(Erses)使用双任务范式发现，即使单个任务的难度与他们的能力相适应，阿兹海默症患者在同时执行多个任务时的表现会减弱。两个任务包括记忆任务和追踪任务。单个动作完成得很好，但随着阿兹海默症在病人身上变得越来越显著，执行多个动作会变得越来越困难。这项研究表明，阿兹海默症患者的中央执行功能正在恶化。最近关于执行功能的研究表明，“中央”执行并不像巴德利和希奇的模型中设想的那么核心。相反，在个体之间似乎存在单独的执行功能，这些功能有很大程度的独立差异，并且可以选择性地受损或免于脑损伤。语音循环(或“发音循环”)作为处理声音或音韵信息的整体。由两个部分组成:一种是短期音韵存储器，带有易迅速衰减的听觉记忆痕迹，另一种是发音复述组件(有时称为发音循环)，可以恢复记忆痕迹。任何听觉语言信息都被假定自动进入语音存储。视觉呈现的语言可以通过无声的发音转换为语音代码(phonological code)，从而编码到语音存储中。发音控制过程促进了这种转换。音韵存储器就像“内耳”，按时间顺序记忆语音，而发音过程就像“内在声音”，循环重复一系列单词(或其他语音元素)，以防止它们衰减。尤其是在幼儿期，语音循环可能对词汇习得起著关键作用。另外，对于学习第二语言也至关重要。五个主要发现为语音循环提供了证据:几十年来，文学积累为音韵STS理论提供了强而有力的支持。在1971年的一项研究中，斯蒂芬·马迪根(Stephen Madigan)证明，在正向序列回忆中，当以听觉而非视觉的方式，呈现一个列表时，近因效应效果更大。（在后向序列回忆中，效果较小。）在他的研究中，听觉呈现导致对最接近的研究项目回忆更强。凯瑟琳·彭尼(Catherine Penney)对这一发现进行了扩展，发现在自由回忆任务中也可以发现模态效应(modality effects)。在1965年，达利特(Dallett)发现在列表中添加“后缀”项目(无法被回想的干扰)，会大幅减少观察到的模态效应。。罗伯特·格林(Robert Greene )在1987年利用这一观察发现，与视觉相比，后缀效应对列表的听觉学习(而非视觉学习)有更大的影响。这些发现的结果都有力地支持了这个理论，即存在一个短期存储区，其通过语音存储最近学过的东西。此外，布鲁姆(Bloom)和瓦特金斯(Watkins)发现，当后缀不被解释为语言声音时，后缀效应会大大减弱，这与音韵短期存储理论相一致，因为它在很大程度上不受非语言干扰的影响。艾伦·巴德利的工作记忆理论还可以从另一方面存储短期记忆。视觉空间写生板是个存储区，可存储用于操作的可视信息。视觉空间写生板被认为是它自己的工作记忆存储区，因为它不干扰语音循环的短期过程。在研究中发现，视觉空间写生板可以与语音循环同时工作，处理听觉和视觉刺激，而任一个过程不受其它过程影响。巴德利将短期记忆理论重新定义为工作记忆来解释这一现象。在最初的短期记忆理论中，人们认为只有一个即时信息处理存储器，它只能在很短的时间内(有时是几秒钟的事情)存储7个加2或减2个项目。数字广度测试(The digit-span test )是完美测量例子，经典地定义了短期记忆。从本质上讲，如果一个人不能在几分钟内，找到将信息转移到长期记忆中的一种现有关联，来编码7加减2个项目，那么这些信息就会丢失，并且永远不会被编码。然而，视觉空间短期记忆可以在短时间内保留视觉和空间信息。当这种记忆被使用时，个体能够暂时地创造，并重新审视可以在复杂困难的空间定位任务中操纵的心像。有些人的大脑区域存在差异，这是由于不同类型的脑损伤造成的。视觉空间短期记忆与暂时性记忆(如视觉感觉记忆)的区别上也可能存在误解。暂时性记忆只是一种短暂的感觉记忆。因此，由于视觉感觉记忆是感觉记忆的一种，但信息存储的时间只有一秒钟左右。常见视觉感觉记忆的效果是，个体可能记得看过那些其实不在这的东西，或者不记得在视线范围内的特定事物。记忆只是瞬间的，如果不在几秒钟内被注意到，它就会消失。大脑中有两种不同的途径，分别控制视觉空间写生板的不同功能。写生板由空间短期记忆和对象记忆两部分组成。空间短期记忆是人们如何能够学习并因此记住，与其他对象比较的表征中，这个对象“在哪里”。对象记忆则是学习和记忆这个对象“是什么”的关键。这两种不同的视觉能力之间的差异，在很大程度上是能力在大脑中的通路不同所致。大脑中检测到空间表征的视觉通路是背侧流。决定物体形状、大小、颜色和其他决定性特征的视觉通路称为腹侧流。这两种流各自独立运行，因此视觉系统可以只处理其中一种而不处理另一种(例如在脑损伤中)，或同时处理两种流。这两个流彼此不依赖，所以如果其中一种正在运作，另一个仍然可以发送信息。Logie提出视觉空间写生板可以进一步细分为两个部分:三个主要发现，为视觉空间写生板内视觉和空间部分的区别，提供了证据:2000年，巴德利在模型中添加了第四个组件，情节缓冲区。这个组件是有限容量的被动系统，致力于将跨域信息连接起来，形成具有时间顺序(或情节时间顺序)的视觉、空间和口语信息的集成单元，例如故事或电影场景的记忆。情节缓冲也被认为与长期记忆和语义有联系。“它就像缓冲存储器，不仅在工作记忆的各个组件之间，而且还把工作记忆、感知和长期记忆联系起来。”巴德利假设“借由有意识地觉察，可从缓冲区中提取”。情节缓冲区允许个人使用集成的信息单元，他们已经不得不想像新的概念。因为这可能是一个“需要注意力的过程…… 缓冲区在很大程度上取决于中央执行机构”。引入这一成分的主要动机，是因为观察到，虽然一些失忆症患者(尤其是高智商患者)可能没办法在长期记忆中编码新信息，但他们对故事的短期记忆很好，能回忆起比语音循环中所能记住的还要多出很多的信息。“情节缓冲出现了…… 能够存储绑定的特性，并使它们可被有意识的觉察所用，但本身不负责绑定的过程”。据推测“有意识地使用语音循环或写生板，可透过缓冲区来进行”。这是基于这样的假设:视觉空间写生板和语音循环都是次要的缓冲器，在它们的感觉区域内结合信息。另外，情节性缓冲区也可能与嗅觉和味觉相互作用。有很多证据表明，短期记忆缓冲区与长期记忆不同。语音循环似乎与左半球的激活有关，尤其是颞叶。而视觉空间写生板则根据任务难度，激活不同区域; 较低强度的任务似乎激活枕叶，而更复杂的任务激活顶叶。尽管中央执行系统似乎位于大脑的额叶，但仍然是个未解之谜。情节性缓冲区似乎位于两个半球(双侧)，额叶和颞叶都有激活，甚至海马回的左侧也有激活。就遗传学而言，ROBO1基因（英语：ROBO1）与语音缓冲区的完整性或长度有关。巴德利模型的优势在于，它能够将大量的研究成果整合到短期记忆及工作记忆中。此外，从属系统的机制(特别是语音循环)激发了大量实验心理学、神经心理学、认知神经科学的研究。然而，一些对模型的批评已经提出，例如在语音循环的部分，最初的巴德利-希奇模型很难解释包括“7加减2规则”争议在内的一些细节。情节缓冲区被认为是有助于工作记忆模型的补充，但尚未进行广泛研究，其功能仍不清楚。