Ikoniczna pamięć - Iconic memory
Pamięć ikoniczna to rejestr wizualnej pamięci sensorycznej należący do domeny wizualnej i szybko zanikający magazyn informacji wizualnych. Jest składnikiem systemu pamięci wzrokowej , który obejmuje również krótkotrwałą pamięć wzrokową (VSTM) i pamięć długotrwałą (LTM). Pamięć ikoniczna jest opisywana jako bardzo krótka (<1 sekunda), wstępnie skategoryzowana pamięć o dużej pojemności. Przyczynia się do VSTM, zapewniając spójną reprezentację całej naszej percepcji wzrokowej przez bardzo krótki czas. Ikoniczna pamięć pomaga w wyjaśnianiu takich zjawisk, jak ślepota na zmiany i ciągłość doświadczenia podczas sakkad . Ikoniczna pamięć nie jest już postrzegana jako pojedynczy byt, ale składa się z co najmniej dwóch wyróżniających się elementów. Klasyczne eksperymenty, w tym paradygmat raportu częściowego firmy Sperling, a także nowoczesne techniki nadal zapewniają wgląd w naturę tego sklepu SM.
Przegląd
Występowanie trwałego fizjologicznego obrazu obiektu po jego fizycznym przesunięciu było obserwowane przez wiele osób na przestrzeni dziejów. Jedną z najwcześniejszych udokumentowanych relacji o tym zjawisku był Arystoteles, który zaproponował, że powidoki były zaangażowane w doświadczenie snu. Naturalna obserwacja śladu świetlnego wytwarzanego przez świecący żar na końcu szybko poruszającego się patyka wzbudziła zainteresowanie badaczy w XVIII i XIX wieku. Jako pierwsi rozpoczęli badania empiryczne nad tym zjawiskiem, które później stało się znane jako widzialna trwałość . W 1900 roku, rolą widzialnej utrwalania pamięci zyskał wiele uwagi ze względu na swoją hipotezę roli pre- kategorycznego reprezentacji informacji wizualnej w wizualnej pamięci krótkotrwałej (VSTM). W 1960 roku George Sperling rozpoczął swoje klasyczne eksperymenty oparte na raportach cząstkowych, aby potwierdzić istnienie wizualnej pamięci sensorycznej i niektórych jej cech, w tym pojemności i czasu trwania. Dopiero w 1967 roku Ulric Neisser nazwał ten szybko rozkładający się magazyn pamięci ikoniczną pamięcią . Około 20 lat po oryginalnych eksperymentach Sperling zaczęły się wyłaniać dwa oddzielne komponenty wizualnej pamięci sensorycznej: wizualna trwałość i informacyjna trwałość. Eksperymenty Sperlinga testowały głównie informacje dotyczące bodźca, podczas gdy inne, takie jak Coltheart, przeprowadzały bezpośrednie testy trwałości wzroku. W 1978 Di Lollo zaproponował dwustanowy model wizualnej pamięci sensorycznej. Chociaż było to przedmiotem debaty w historii, obecne rozumienie pamięci ikonicznej wyraźnie rozróżnia wizualną i informacyjną trwałość, które są testowane w różny sposób i mają zasadniczo różne właściwości. Uważa się, że uporczywość informacyjna, która jest podstawą pamięci ikonicznej, jest kluczowym czynnikiem przyczyniającym się do krótkotrwałej pamięci wzrokowej jako prekategorii magazyn zmysłów.
Podobny magazyn służy jako tymczasowy magazyn dźwięków.
składniki
Dwa główne składniki ikonicznej pamięci to widoczna trwałość i wytrwałość informacyjna . Pierwsza to stosunkowo krótka (150 ms) prekategoryjna wizualna reprezentacja fizycznego obrazu stworzonego przez system sensoryczny. Byłby to „obraz” tego, na co dana osoba patrzy i co postrzega. Drugi komponent to trwalszy magazyn pamięci, który przedstawia zakodowaną wersję obrazu wizualnego w informacje postkategoryzowane. To byłyby „surowe dane”, które są pobierane i przetwarzane przez mózg. Można również wziąć pod uwagę trzeci składnik, którym jest trwałość neuronalna : aktywność fizyczna i nagrania układu wzrokowego . Trwałość neuronalna jest ogólnie reprezentowana przez techniki neuronaukowe, takie jak EEG i fMRI .
Widoczna trwałość
Widoczna trwałość to fenomenalne wrażenie, że obraz wizualny pozostaje obecny po jego fizycznym przesunięciu. Można to uznać za produkt uboczny trwałości neuronalnej. Widoczna trwałość jest bardziej wrażliwa na fizyczne parametry bodźca niż trwałość informacyjna, co znajduje odzwierciedlenie w jego dwóch kluczowych właściwościach:
- Czas trwania widocznej trwałości jest odwrotnie proporcjonalny do czasu trwania bodźca. Oznacza to, że im dłużej prezentowany jest bodziec fizyczny, tym szybciej obraz wizualny zanika w pamięci.
- Czas trwania widocznej trwałości jest odwrotnie proporcjonalny do luminancji bodźca . Kiedy luminancja lub jasność bodźca jest zwiększona, czas trwania widocznej trwałości maleje. Ze względu na zaangażowanie układu nerwowego widoczna trwałość jest silnie uzależniona od fizjologii fotoreceptorów i aktywacji różnych typów komórek kory wzrokowej . Ta widoczna reprezentacja podlega efektom maskowania, w wyniku czego prezentacja bodźca zakłócającego w trakcie lub bezpośrednio po przesunięciu bodźca zakłóca zdolność zapamiętywania bodźca.
Do określenia czasu trwania widocznej trwałości zastosowano różne techniki. Trwania bodźca Technika jest taka, w której bodźcem sonda (słuchowe „kliknięcie”) prezentowane są równocześnie z początkiem, a na oddzielnym badaniu, przy czym przesunięcie monitorem. Różnica reprezentuje czas trwania widocznego magazynu, który wynosił około 100-200 ms. Alternatywnie, w technice fenomenalnej ciągłości i ruchomej szczeliny oszacowano widoczną trwałość na 300 ms. W pierwszym paradygmacie obraz jest prezentowany w sposób nieciągły, z przerwami między prezentacjami. Jeśli czas trwania jest wystarczająco krótki, uczestnik będzie postrzegał ciągły obraz. Podobnie, Technika Ruchomej Szczeliny polega również na tym, że uczestnik obserwuje ciągły obraz. Tylko zamiast włączania i wyłączania całego bodźca, wyświetlana jest tylko bardzo wąska część lub „szczelina” obrazu. Gdy szczelina oscyluje z odpowiednią prędkością, oglądany jest cały obraz.
Podstawa neuronowa
Podstawą widocznej trwałości jest neuronalna trwałość wizualnej ścieżki sensorycznej. Przedłużona reprezentacja wizualna zaczyna się od aktywacji fotoreceptorów w siatkówce . Chociaż stwierdzono, że aktywacja zarówno w pręcikach, jak i czopkach utrzymuje się poza fizycznym przesunięciem bodźca, system pręcików utrzymuje się dłużej niż czopki. Innych komórek biorących udział w przedłużonym obrazu widzialnego obejmują mip komórek zwojowych . Komórki M (komórki przejściowe) są aktywne tylko podczas początku i przesunięcia bodźca. Komórki P (komórki podtrzymane) wykazują ciągłą aktywność podczas początku, czasu trwania i przesunięcia bodźca. Stwierdzono trwałość korową obrazu wzrokowego w pierwotnej korze wzrokowej (V1) w płacie potylicznym, która jest odpowiedzialna za przetwarzanie informacji wzrokowych.
Trwałość informacyjna
Trwałość informacji reprezentuje informację o bodźcu, który utrzymuje się po jego fizycznym przesunięciu. Ma charakter wizualny , ale niewidoczny . Eksperymenty Sperlinga były testem wytrwałości informacji. Czas trwania bodźca jest kluczowym czynnikiem wpływającym na czas trwania wytrwałości informacji. Wraz ze wzrostem czasu trwania bodźca wydłuża się czas trwania kodu wizualnego. Komponenty niewizualne reprezentowane przez trwałość informacji obejmują abstrakcyjne cechy obrazu, a także jego przestrzenne położenie. Ze względu na charakter trwałości informacji, w przeciwieństwie do trwałości widocznej, jest odporny na efekty maskujące. Charakterystyka tego komponentu ikonicznej pamięci sugeruje, że odgrywa on kluczową rolę w reprezentowaniu postkategoryjnego magazynu pamięci, dla którego VSTM może uzyskać dostęp do informacji w celu konsolidacji.
Podstawa neuronowa
Chociaż istnieje mniej badań dotyczących neuronowej reprezentacji trwałości informacji w porównaniu z widoczną trwałością, nowe techniki elektrofizjologiczne zaczęły ujawniać zaangażowane obszary korowe. W przeciwieństwie do widocznej trwałości, uważa się, że trwałość informacji polega na obszarach wizualnych wyższego poziomu poza korą wzrokową. Stwierdzono, że przednia górna bruzda skroniowa (STS), część strumienia brzusznego , była aktywna u makaków podczas ikonicznych zadań pamięciowych. Ten obszar mózgu jest powiązany z rozpoznawaniem obiektów i tożsamością obiektu. Rola pamięci ikonicznej w wykrywaniu zmian jest związana z aktywacją w zakręcie potylicznym środkowym (MOG). Stwierdzono, że aktywacja MOG utrzymuje się przez około 2000 ms, co sugeruje możliwość, że pamięć ikoniczna ma dłuższy czas trwania niż to, co obecnie sądzono. Na pamięć ikoniczną wpływają również genetyka i białka wytwarzane w mózgu. Neurotroficzny czynnik pochodzenia mózgowego (BDNF) jest częścią rodziny neurotrofin czynników wzrostu nerwów. Wykazano, że osoby z mutacjami w genie BDNF, który koduje BDNF, mają skróconą, mniej stabilną trwałość informacyjną.
Rola
Pamięć ikoniczna zapewnia płynny strumień informacji wizualnych do mózgu, które mogą być wydobywane przez dłuższy czas przez VSTM w celu konsolidacji w bardziej stabilne formy. Jedną z kluczowych ról kultowej pamięci jest wykrywanie zmian w naszym środowisku wizualnym, które pomaga w postrzeganiu ruchu.
Integracja czasowa
Ikoniczna pamięć umożliwia integrację informacji wizualnych w ciągłym strumieniu obrazów, na przykład podczas oglądania filmu. W pierwotnej korze wzrokowej nowe bodźce nie usuwają informacji o poprzednich bodźcach. Zamiast tego odpowiedzi na najnowszy bodziec zawierają mniej więcej równe ilości informacji zarówno o tym, jak io poprzednim bodźcu. Ta jednostronna pamięć może być głównym podłożem zarówno dla procesów integracji w ikonicznej pamięci, jak i dla efektów maskujących. Konkretny wynik zależy od tego, czy dwa kolejne obrazy składowe (tj. „Ikony”) mają znaczenie tylko wtedy, gdy są izolowane (maskowanie), czy tylko po nałożeniu (integracja).
Zmień ślepotę
Uważa się, że krótkie przedstawienie w pamięci ikonicznej odgrywa kluczową rolę w zdolności wykrywania zmian w wizualnej scenie. Zjawisko ślepoty na zmiany dostarczyło wglądu w naturę kultowego magazynu pamięci i jego rolę w wizji. Ślepota na zmiany odnosi się do niezdolności do wykrycia różnic w dwóch kolejnych scenach oddzielonych bardzo krótkim odstępem czasu lub interwałem międzystymulowym (ISI). Jako taką zmianę ślepotę można zdefiniować jako niewielki zanik w ikonicznej pamięci. Gdy sceny są prezentowane bez ISI, zmiana jest łatwa do wykrycia. Uważa się, że szczegółowy zapis w pamięci sceny w pamięci ikonicznej jest usuwany przez każdy ISI, co czyni pamięć niedostępną. Zmniejsza to możliwość dokonywania porównań między kolejnymi scenami.
Sakkadyczny ruch oczu
Sugerowano, że ikoniczna pamięć odgrywa rolę w zapewnianiu ciągłości doświadczenia podczas sakadycznych ruchów oczu . Te gwałtowne ruchy gałek ocznych występują po około 30 ms, a każde utrwalenie trwa około 300 ms. Badania sugerują jednak, że pamięć informacji między sakkadami jest w dużej mierze zależna od VSTM, a nie pamięci ikonicznej. Uważa się, że zamiast przyczyniać się do tworzenia pamięci transkadycznej, informacje przechowywane w pamięci ikonicznej są w rzeczywistości usuwane podczas sakkad. Podobne zjawisko zachodzi podczas mrugania oczami, w którym zarówno automatyczne, jak i celowe mruganie zakłóca informacje przechowywane w ikonicznej pamięci.
Rozwój
Rozwój ikonicznej pamięci rozpoczyna się w momencie narodzin i trwa, gdy następuje rozwój pierwotnego i wtórnego układu wzrokowego . W wieku 6 miesięcy kultowa pojemność pamięci niemowląt zbliża się do dorosłych. W wieku 5 lat dzieci rozwinęły taką samą nieograniczoną pojemność kultowej pamięci, jaką posiadają dorośli. Jednak czas trwania uporczywości informacyjnej wydłuża się od około 200 ms w wieku 5 lat do poziomu asymptotycznego 1000 ms w wieku dorosłym (> 11 lat). Wraz z wiekiem występuje niewielki spadek trwałości widzenia. Zaobserwowano spadek o około 20 ms, porównując osoby w ich wczesnych latach dwudziestych z osobami w późnych latach sześćdziesiątych. Przez całe życie mogą rozwijać się łagodne upośledzenia poznawcze (MCI), takie jak błędy w pamięci epizodycznej ( pamięć autobiograficzna o ludziach, miejscach i ich kontekście) oraz pamięć robocza (składnik aktywnego przetwarzania STM) z powodu uszkodzeń w hipokampie i korze skojarzeniowej. obszary. Wspomnienia epizodyczne to wydarzenia autobiograficzne , o których można dyskutować. Stwierdzono, że osoby z MCI wykazują zmniejszoną kultową pojemność pamięci i czas trwania. Ikoniczne upośledzenie pamięci u osób z MCI można wykorzystać jako predyktor rozwoju poważniejszych deficytów, takich jak choroba Alzheimera i demencja w późniejszym życiu.
Procedura raportu częściowego firmy Sperling
W 1960 roku George Sperling jako pierwszy zastosował paradygmat raportu częściowego do zbadania dwustronnego modelu VSTM. W początkowych eksperymentach Sperlinga w 1960 r. Obserwatorom przedstawiono tachistoskopowy bodziec wzrokowy na krótki okres czasu (50 ms) składający się z macierzy 3x3 lub 3x4 znaków alfanumerycznych, takich jak:
- PYFG
- VJSA
- DHBU
Przypomnienie opierało się na wskazówce, która następowała po przesunięciu bodźca i nakazywała badanemu przywołać określoną linię liter z początkowego wyświetlenia. Wydajność pamięci została porównana pod dwoma warunkami: cały raport i raport częściowy.
Cały raport
Cały raport warunek wymagany uczestnikom przypomnieć, jak wiele elementów z oryginalnego wyświetlacza w ich właściwych miejscach przestrzennych, jak to możliwe. Uczestnicy byli zazwyczaj w stanie przypomnieć sobie od trzech do pięciu znaków z dwunastoznakowego wyświetlacza (~ 35%). Sugeruje to, że cały raport jest ograniczony przez system pamięci o pojemności od czterech do pięciu pozycji.
Raport częściowy
Częściowy raport warunek wymagany uczestnikom zidentyfikować podzbiór znaków z wyświetlacza wizualnej przy użyciu cued przywołanie . Sygnałem dźwiękowym był dźwięk, który brzmiał w różnych odstępach czasu (~ 50 ms) po przesunięciu bodźca. Częstotliwość tonu (wysoka, średnia lub niska) wskazywała, który zestaw znaków na wyświetlaczu miał być raportowany. Ze względu na fakt, że uczestnicy nie wiedzieli, który wiersz zostanie wskazany do przywołania, wyniki w stanie raportu częściowego można traktować jako losową próbkę pamięci obserwatora dla całego ekranu. Ten rodzaj próbkowania ujawnił, że bezpośrednio po przesunięciu bodźca uczestnicy mogli przypomnieć sobie dany wiersz (z siatki 3x3 składającej się z 9 liter) w 75% prób, co sugeruje, że 75% całego obrazu wizualnego (75% z 9-liter) było dostępne dla pamięci. Jest to dramatyczny wzrost hipotetycznej pojemności ikonicznej pamięci uzyskanej z pełnych raportów z prób.
Zmiany w procedurze raportowania częściowego
Wizualny wskaźnik kreskowy
Niewielką różnicą w procedurze częściowego raportu Sperlinga, która przyniosła podobne wyniki, było użycie wizualnego znacznika słupkowego zamiast tonu słuchowego jako wskazówki przywoływania. W tej modyfikacji uczestnikom prezentowano wizualny obraz 2 rzędów po 8 liter przez 50 ms. Sonda była wizualnym paskiem umieszczonym powyżej lub poniżej pozycji litery jednocześnie z przesunięciem tablicy. Uczestnicy mieli średnią dokładność 65%, gdy poproszono ich o przypomnienie sobie wyznaczonego listu.
Różnice czasowe
Zróżnicowanie czasu między przesunięciem obrazu a wskazówką dźwiękową pozwoliło Sperlingowi oszacować przebieg pamięci sensorycznej w czasie. Sperling odszedł od pierwotnej procedury, zmieniając prezentację tonów bezpośrednio po przesunięciu bodźca do 150, 500 lub 1000 ms. Przy użyciu tej techniki stwierdzono, że początkowa pamięć wyświetlania bodźca szybko zanika po przesunięciu wyświetlania. Około 1000 ms po przesunięciu bodźca nie było różnicy w przywołaniu między częściowym raportem a warunkami całego raportu. Ogólnie rzecz biorąc, eksperymenty wykorzystujące raport częściowy dostarczyły dowodów na szybko zanikający ślad sensoryczny trwający około 1000 ms po przesunięciu wyświetlacza
Okrąg i maskowanie
Skutki maskowania zidentyfikowano za pomocą okręgu przedstawionego wokół litery jako wskazówki do przypomnienia. Kiedy koło zostało przedstawione przed pojawieniem się bodźca wzrokowego lub jednocześnie z przesunięciem bodźca, przypomnij sobie dopasowanie znalezione podczas używania taktu lub tonu. Jeśli jednak okrąg został użyty jako wskazówka 100 ms po przesunięciu bodźca, dokładność przypomnienia była zmniejszona. Wraz ze wzrostem opóźnienia w prezentacji koła dokładność ponownie się poprawiła. Zjawisko to było przykładem maskowania metakontrastu. Maskowanie obserwowano również, gdy obrazy takie jak przypadkowe linie były prezentowane bezpośrednio po przesunięciu bodźca.