Visuelt kortsiktig minne - Visual short-term memory

I studiet av syn er visuelt korttidshukommelse ( VSTM ) et av tre brede minnesystemer, inkludert ikonisk minne og langtidshukommelse . VSTM er en type kortsiktig minne , men en begrenset til informasjon innenfor det visuelle domenet.

Begrepet VSTM refererer på en teorienøytral måte til ikke-permanent lagring av visuell informasjon over en lengre periode. Den visuospatiale skisseblokken er en VSTM -delkomponent innenfor den teoretiske modellen for arbeidsminne foreslått av Alan Baddeley. Mens ikoniske minner er skjøre, forfaller raskt og ikke kan vedlikeholdes aktivt, er visuelle kortsiktige minner robuste for påfølgende stimuli og varer i mange sekunder. VSTM skiller seg derimot fra langtidshukommelse, først og fremst ved sin svært begrensede kapasitet.

Oversikt

Innføringen av stimuli som var vanskelig å verbalisere, og som neppe vil bli holdt i langtidshukommelsen , revolusjonerte studiet av VSTM på begynnelsen av 1970-tallet (Phillips, 1974; Phillips & Baddeley, 1971). Den grunnleggende eksperimentelle teknikken som ble brukt, krevde observatører for å indikere om to matriser (Phillips, 1974; Phillips & Baddeley, 1971) eller figurer, atskilt med et kort tidsintervall, var de samme. Funnet om at observatører var i stand til å rapportere at en endring hadde skjedd, på nivåer som var betydelig over sjansen, indikerte at de var i stand til å kode aspektet av den første stimulansen i en rent visuell butikk, i hvert fall i perioden frem til presentasjonen av den andre stimulansen . Ettersom stimuliene som ble brukt var komplekse, og endringens karakter var relativt ukontrollert, lot disse eksperimentene åpne forskjellige spørsmål, for eksempel: (1) om bare en delmengde av de perseptuelle dimensjonene som omfatter en visuell stimulans er lagret (f.eks. Romlig frekvens , luminans eller kontrast); (2) om perseptuelle dimensjoner opprettholdes i VSTM med større troskap enn andre, og (3) naturen ved hvilken disse dimensjonene er kodet (dvs. er perseptuelle dimensjoner kodet i separate, parallelle kanaler, eller er alle perseptuelle dimensjoner lagret som en enkelt bundet enhet innenfor VSTM?).

Set-size effekter

Det er lagt ned mye arbeid for å undersøke kapasitetsgrensene for VSTM. I en typisk endringsdeteksjonsoppgave får observatører presentert to matriser, sammensatt av en rekke stimuli. De to matrisene er atskilt med et kort tidsintervall, og observatørenes oppgave er å bestemme om den første og den andre matrisen er identiske, eller om ett element er forskjellig på tvers av de to skjermene (f.eks. Luck & Vogel, 1997). Ytelsen er kritisk avhengig av antall elementer i matrisen. Selv om ytelsen generelt er nesten perfekt for matriser med ett eller to elementer, reduseres riktige svar alltid monotonisk etter hvert som flere elementer legges til. Ulike teoretiske modeller har blitt fremmet for å forklare grenser for VSTM -lagring, og å skille mellom dem er fortsatt et aktivt forskningsområde.

Modeller av kapasitetsgrenser

Spilleautomater

En fremtredende modellklasse foreslår at observatører begrenses av det totale antallet elementer som kan kodes, enten fordi kapasiteten til selve VSTM er begrenset (f.eks. Cowan, 2001; Luck & Vogel, 1997; Pashler, 1988). Denne typen modeller har åpenbare likheter med urnmodeller som brukes i sannsynlighetsteori (se for eksempel Mendenhall, 1967). I hovedsak antar en urnmodell at VSTM er begrenset i lagringskapasitet til bare noen få elementer, k (ofte anslått å ligge i området tre-til-fem hos voksne, men færre hos barn (Riggs, McTaggart & Simpson, 2006) )). Sannsynligheten for at det vil bli oppdaget en endring over grensen er ganske enkelt sannsynligheten for at endringselementet er kodet i VSTM (dvs. k / N ). Denne kapasitetsgrensen har vært knyttet til den bakre parietale cortex, hvis aktivitet i utgangspunktet øker med antall stimuli i matrisene, men metter ved høyere sett-størrelser. Selv om urnmodeller ofte brukes til å beskrive ytelsesbegrensninger i VSTM (f.eks. Luck & Vogel, 1997; Pashler, 1988; Sperling, 1960), er det først nylig at den faktiske strukturen til lagrede varer har blitt vurdert. Luck og kolleger har rapportert en serie eksperimenter designet spesielt for å belyse strukturen til informasjon som finnes i VSTM (Luck & Vogel, 1997). Dette arbeidet gir bevis på at gjenstander som er lagret i VSTM er sammenhengende objekter, og ikke de mer elementære funksjonene som objektene er sammensatt av.

Støymodeller

En annen ramme har blitt fremmet av Wilken og Ma (2004) som antyder at tilsynelatende kapasitetsbegrensninger i VSTM er forårsaket av en monoton nedgang i kvaliteten på de interne representasjonene som er lagret (dvs. monoton økning i støy) som en funksjon av sett -størrelse. I denne oppfatningen skyldes ikke kapasitetsbegrensninger i minnet en grense for antall ting som kan kodes, men av en nedgang i kvaliteten på representasjonen av hver ting etter hvert som flere ting legges til i minnet. I sine eksperimenter fra 2004 varierte de farge, romlig frekvens og orientering av objekter lagret i VSTM ved hjelp av en teori for deteksjon av signaldeteksjon (se også det nært beslektede arbeidet av Palmer, 1990). Deltakerne ble bedt om å rapportere forskjeller mellom de visuelle stimuliene som ble presentert for dem i påfølgende rekkefølge. Etterforskerne fant at forskjellige stimuli ble kodet uavhengig og parallelt, og at hovedfaktoren som begrenser rapportytelsen var nevronal støy (som er en funksjon av visuell settstørrelse).

Under dette rammeverket er den viktigste begrensende faktoren for arbeidsminnets ytelse presisjonen som visuell informasjon kan lagres med, ikke antall elementer som kan huskes. Ytterligere bevis for denne teorien ble innhentet av Bays og Husain (2008) ved å bruke en diskrimineringsoppgave. De viste at, i motsetning til en "slot" -modell av VSTM, kan en signaldeteksjonsmodell redegjøre både for diskrimineringsytelse i studien og tidligere resultater fra endringsdeteksjonsoppgaver (f.eks. Luck og Vogel, 1997). Disse forfatterne foreslo at VSTM er en fleksibel ressurs som deles mellom elementer i en visuell scene - elementer som mottar mer ressurs lagres med større presisjon. Til støtte for dette viste de at økende salience av ett element i et minnearray førte til at elementet ble tilbakekalt med økt oppløsning, men på bekostning av å redusere oppløsningen for lagring for de andre elementene i displayet.

Psykofysiske modeller

Psykofysiske eksperimenter antyder at informasjon er kodet i VSTM på tvers av flere parallelle kanaler, hver kanal assosiert med et bestemt perseptuelt attributt (Magnussen, 2000). Innenfor denne rammen kan en nedgang i observatørens evne til å oppdage en endring med økende settstørrelse tilskrives to forskjellige prosesser: (1) hvis beslutninger tas på tvers av forskjellige kanaler, er nedgang i ytelse vanligvis liten og i samsvar med forventede nedganger når du tar flere uavhengige beslutninger (Greenlee & Thomas, 1993; Vincent & Regan, 1995); (2) hvis flere beslutninger blir tatt i samme kanal, er nedgangen i ytelse mye større enn forventet på grunnlag av økt beslutningsstøy alene, og tilskrives interferens forårsaket av flere beslutninger innenfor samme perseptuelle kanal (Magnussen & Greenlee , 1997).

Imidlertid lider Greenlee-Thomas-modellen (Greenlee & Thomas, 1993) av to feil som modell for effekten av settstørrelse i VSTM. For det første har den bare blitt empirisk testet med skjermer som består av ett eller to elementer. Det har blitt vist gjentatte ganger i forskjellige eksperimentelle paradigmer at effekter i størrelser varierer for skjermer som består av et relativt lite antall elementer (dvs. 4 elementer eller mindre), og de som er forbundet med større skjermer (dvs. mer enn 4 elementer). Greenlee-Thomas (1993) -modellen gir ingen forklaring på hvorfor dette kan være slik. For det andre, mens Magnussen, Greenlee og Thomas (1997) er i stand til å bruke denne modellen til å forutsi at større forstyrrelser vil bli funnet når to beslutninger blir tatt innenfor den samme perseptuelle dimensjonen, snarere enn på tvers av forskjellige perseptuelle dimensjoner, mangler denne spådommen kvantitativ strenghet, og klarer ikke å forutse størrelsen på terskeløkningen nøyaktig, eller gi en detaljert forklaring på de underliggende årsakene.

I tillegg til Greenlee-Thomas-modellen (Greenlee & Thomas, 1993), er det to andre fremtredende tilnærminger for å beskrive størrelser i VSTM. Disse to tilnærmingene kan refereres til som modeller med utvalgsstørrelser (Palmer, 1990) og urnmodeller (f.eks. Pashler, 1988). De skiller seg fra Greenlee-Thomas (1993) -modellen ved å: (1) tilskrive grunnårsaken til størrelseseffekter til et stadium før beslutningstaking; og (2) ikke gjøre noe teoretisk skille mellom beslutninger som er tatt i samme eller på tvers av forskjellige, perseptuelle dimensjoner.

Mellomliggende visuell butikk

Det er noen bevis på en mellomliggende visuell butikk med egenskaper ved både ikonisk minne og VSTM. Denne mellomlageret foreslås å ha høy kapasitet (opptil 15 elementer) og forlenget minnesporingsvarighet (opptil 4 sekunder). Den eksisterer samtidig med VSTM, men i motsetning til den kan visuelle stimuli overskrive innholdet i den visuelle butikken (Pinto et al., 2013). Videre forskning tyder på involvering av visuelt område V4 .

Funksjonen til visuelle kortsiktige hukommelsesrepresentasjoner

VSTM antas å være den visuelle komponenten i arbeidsminnesystemet, og som sådan brukes den som en buffer for midlertidig lagring av informasjon under prosessen med naturlig forekommende oppgaver. Men hvilke naturlig oppgaver krever faktisk VSTM? Det meste arbeidet med dette problemet har fokusert på rollen som VSTM i å bygge bro over de sensoriske hullene forårsaket av sakkadiske øyebevegelser. Disse plutselige blikkskiftene skjer vanligvis 2-4 ganger i sekundet, og synet undertrykkes kort tid mens øynene beveger seg. Dermed består den visuelle innspillingen av en rekke romlig skiftede øyeblikksbilder av den overordnede scenen, atskilt med korte hull. Over tid konstrueres en rik og detaljert langtidshukommelsesrepresentasjon ut fra disse korte glimtene av inngangen, og VSTM antas å bygge bro mellom disse glimtene og la de relevante delene av ett glimt justeres med de relevante delene av neste glimt. Både romlige og objektive VSTM -systemer kan spille viktige roller for integrering av informasjon på tvers av øyebevegelser. Øyebevegelser påvirkes også av VSTM -representasjoner. De konstruerte representasjonene som holdes i VSTM kan påvirke øyebevegelser, selv når oppgaven ikke eksplisitt krever øyebevegelser: retningen til små mikrosakader peker mot plasseringen av objekter i VSTM.

Se også

Referanser