Krótkotrwała pamięć wzrokowa - Visual short-term memory

W badaniu wzroku , wizualna pamięć krótkotrwała ( VSTM ) jest jednym z trzech szerokich układów pamięci, w tym kultowego pamięci i pamięci długotrwałej . VSTM to rodzaj pamięci krótkotrwałej , ale ograniczonej do informacji w domenie wzrokowej.

Termin VSTM odnosi się w sposób neutralny teoretycznie do nietrwałego przechowywania informacji wizualnych przez dłuższy czas. Wzrokowo-przestrzenne szkicownik jest podkomponent VSTM w teoretycznym modelu pamięci roboczej zaproponowanej przez Alan Baddeley. Podczas gdy wspomnienia ikoniczne są kruche, szybko zanikają i nie mogą być aktywnie podtrzymywane, krótkotrwałe wizualne wspomnienia są odporne na kolejne bodźce i trwają przez wiele sekund. Z drugiej strony VSTM różni się od pamięci długotrwałej przede wszystkim bardzo ograniczoną pojemnością.

Przegląd

Wprowadzenie bodźców trudnych do zwerbalizowania i mało prawdopodobnych do utrwalenia w pamięci długoterminowej zrewolucjonizowało badania nad VSTM na początku lat 70. (Phillips, 1974; Phillips i Baddeley, 1971). Zastosowana podstawowa technika eksperymentalna wymagała od obserwatorów wskazania, czy dwie macierze (Phillips, 1974; Phillips i Baddeley, 1971) lub figury oddzielone krótkim odstępem czasowym są takie same. Stwierdzenie, że obserwatorzy byli w stanie zgłosić, że nastąpiła zmiana, na poziomach znacznie powyżej szansy, wskazywało, że byli w stanie zakodować aspekt pierwszego bodźca w czysto wizualnym sklepie, przynajmniej przez okres do prezentacji drugiego bodźca . Ponieważ jednak zastosowane bodźce były złożone, a charakter zmiany stosunkowo niekontrolowany, eksperymenty te pozostawiły otwarte różne pytania, takie jak: (1) czy przechowywany jest tylko podzbiór wymiarów percepcyjnych składający się na bodziec wzrokowy (np. częstotliwość przestrzenna , luminancja lub kontrast); (2) czy wymiary percepcyjne są utrzymywane w VSTM z większą wiernością niż inne; oraz (3) charakter, według którego te wymiary są zakodowane (tj. czy wymiary percepcyjne są zakodowane w oddzielnych, równoległych kanałach, czy też wszystkie wymiary percepcyjne są przechowywane jako pojedyncza jednostka powiązana w VSTM?).

Efekty set-size

Wiele wysiłku włożono w zbadanie limitów wydajności VSTM. W typowym zadaniu wykrywania zmian obserwatorom przedstawiane są dwie tablice składające się z wielu bodźców. Dwie tablice są oddzielone krótkim odstępem czasowym, a zadaniem obserwatorów jest podjęcie decyzji, czy pierwsza i druga tablica są identyczne, czy też jeden element różni się na obu wyświetlaczach (np. Luck i Vogel, 1997). Wydajność jest krytycznie zależna od liczby elementów w tablicy. Chociaż wydajność jest na ogół prawie idealna w przypadku tablic składających się z jednego lub dwóch elementów, prawidłowe odpowiedzi niezmiennie spadają w sposób monotoniczny w miarę dodawania kolejnych elementów. Przedstawiono różne modele teoretyczne w celu wyjaśnienia ograniczeń pamięci masowej VSTM, a ich rozróżnienie pozostaje aktywnym obszarem badań.

Modele limitów pojemności

Modele slotów

Znana klasa modeli sugeruje, że obserwatorzy są ograniczeni przez całkowitą liczbę pozycji, które mogą być zakodowane, albo dlatego, że pojemność samego VSTM jest ograniczona (np. Cowan, 2001; Luck i Vogel, 1997; Pashler, 1988). Ten typ modelu ma oczywiste podobieństwa do modeli urny stosowanych w teorii prawdopodobieństwa (patrz np. Mendenhall, 1967). Zasadniczo model urny zakłada, że ​​pojemność VSTM jest ograniczona do zaledwie kilku przedmiotów, k (często szacuje się, że mieści się w przedziale od trzech do pięciu u dorosłych, choć mniej u dzieci (Riggs, McTaggart i Simpson, 2006). )). Prawdopodobieństwo wykrycia zmiany ponadprogowej jest po prostu prawdopodobieństwem, że element zmiany jest zakodowany w VSTM (tj. k / N ). Ten limit pojemności został powiązany z tylną korą ciemieniową, której aktywność początkowo wzrasta wraz z liczbą bodźców w macierzach, ale nasyca się przy większych rozmiarach zestawu. Chociaż modele urny są powszechnie używane do opisywania ograniczeń wydajności w VSTM (np. Luck i Vogel, 1997; Pashler, 1988; Sperling, 1960), dopiero niedawno uwzględniono rzeczywistą strukturę przechowywanych przedmiotów. Luck i współpracownicy opisali serię eksperymentów zaprojektowanych specjalnie w celu wyjaśnienia struktury informacji przechowywanych w VSTM (Luck i Vogel, 1997). Praca ta dostarcza dowodów na to, że przedmioty przechowywane w VSTM są obiektami spójnymi, a nie bardziej elementarnymi cechami, z których te obiekty się składają.

Modele hałasu

Alternatywny schemat został zaproponowany przez Wilkena i Ma (2004), którzy sugerują, że widoczne ograniczenia pojemności w VSTM są spowodowane monotonicznym spadkiem jakości przechowywanych reprezentacji wewnętrznych (tj. monotonicznym wzrostem szumu) w funkcji zbioru. -rozmiar. W tej koncepcji ograniczenia pojemności pamięci nie są spowodowane ograniczeniem liczby rzeczy, które można zakodować, ale pogorszeniem jakości reprezentacji każdej rzeczy w miarę dodawania do pamięci większej liczby rzeczy. W swoich eksperymentach z 2004 r. zmieniali kolor, częstotliwość przestrzenną i orientację obiektów przechowywanych w VSTM, stosując podejście oparte na teorii wykrywania sygnału (patrz także ściśle powiązana praca Palmera, 1990). Uczestnicy zostali poproszeni o zgłaszanie różnic między prezentowanymi im bodźcami wizualnymi w kolejności. Badacze odkryli, że różne bodźce były kodowane niezależnie i równolegle, a głównym czynnikiem ograniczającym wydajność raportu był szum neuronalny (który jest funkcją rozmiaru zestawu wizualnego).

W tym kontekście kluczowym czynnikiem ograniczającym wydajność pamięci roboczej jest precyzja, z jaką można przechowywać informacje wizualne, a nie liczba elementów, które można zapamiętać. Dalsze dowody na poparcie tej teorii uzyskali Bays i Husain (2008) za pomocą zadania dyskryminacji. Wykazali, że w przeciwieństwie do „szczelinowego” modelu VSTM, model wykrywania sygnału może uwzględniać zarówno wydajność rozróżniania w ich badaniach, jak i wcześniejsze wyniki zadań wykrywania zmian (np. Luck i Vogel, 1997). Autorzy ci zaproponowali, że VSTM jest zasobem elastycznym, dzielonym między elementy sceny wizualnej — przedmioty, które otrzymują więcej zasobów, są przechowywane z większą precyzją. Na poparcie tego wykazali, że zwiększenie znaczenia jednego elementu w macierzy pamięci doprowadziło do przywołania tego elementu ze zwiększoną rozdzielczością, ale kosztem zmniejszenia rozdzielczości przechowywania innych elementów na wyświetlaczu.

Modele psychofizyczne

Eksperymenty psychofizyczne sugerują, że informacja jest kodowana w VSTM w wielu równoległych kanałach, z których każdy jest powiązany z określonym atrybutem percepcyjnym (Magnussen, 2000). W tych ramach zmniejszenie zdolności obserwatora do wykrycia zmiany wraz ze wzrostem wielkości zestawu można przypisać dwóm różnym procesom: (1) jeśli decyzje są podejmowane różnymi kanałami, spadki wydajności są zazwyczaj niewielkie i zgodne z oczekiwanymi spadkami przy podejmowaniu wielu niezależnych decyzji (Greenlee i Thomas, 1993; Vincent i Regan, 1995); (2) jeśli wiele decyzji jest podejmowanych w tym samym kanale, spadek wydajności jest znacznie większy niż oczekiwano na podstawie samego tylko zwiększonego szumu decyzyjnego i jest przypisywany interferencji spowodowanej wieloma decyzjami w tym samym kanale percepcyjnym (Magnussen i Greenlee , 1997).

Jednak model Greenlee-Thomasa (Greenlee i Thomas, 1993) ma dwie wady jako model wpływu wielkości zestawu w VSTM. Po pierwsze, został przetestowany tylko empirycznie z wyświetlaczami złożonymi z jednego lub dwóch elementów. Wielokrotnie wykazano w różnych paradygmatach eksperymentalnych, że efekty set-size różnią się dla wyświetlaczy składających się ze stosunkowo niewielkiej liczby elementów (tj. 4 pozycji lub mniej) i tych związanych z większymi wyświetlaczami (tj. więcej niż 4 pozycje). Model Greenlee-Thomasa (1993) nie podaje żadnego wyjaśnienia, dlaczego tak się dzieje. Po drugie, chociaż Magnussen, Greenlee i Thomas (1997) są w stanie wykorzystać ten model do przewidywania, że ​​większe zakłócenia zostaną znalezione, gdy podwójne decyzje są podejmowane w ramach tego samego wymiaru percepcyjnego, a nie w różnych wymiarach percepcyjnych, w przewidywaniu tym brakuje rygoru ilościowego. i nie jest w stanie dokładnie przewidzieć wielkości wzrostu progu ani podać szczegółowego wyjaśnienia jego przyczyn.

Oprócz modelu Greenlee-Thomasa (Greenlee i Thomas, 1993) istnieją dwa inne ważne podejścia do opisywania efektów wielkości zbioru w VSTM. Te dwa podejścia można nazwać modelami wielkości próby (Palmer, 1990) oraz modelami urn (np. Pashler, 1988). Różnią się one od modelu Greenlee-Thomasa (1993) tym, że: (1) przypisują pierwotną przyczynę efektów set-size etapowi przed podjęciem decyzji; oraz (2) nie dokonywanie teoretycznego rozróżnienia między decyzjami podejmowanymi w tym samym lub w różnych wymiarach percepcyjnych.

Pośredni sklep wizualny

Istnieją pewne dowody pośredniego magazynu wizualnego z cechami zarówno pamięci ikonicznej, jak i VSTM. Proponuje się, aby ten pośredni magazyn miał dużą pojemność (do 15 pozycji) i wydłużony czas śledzenia pamięci (do 4 sekund). Współistnieje z VSTM, ale w przeciwieństwie do niego bodźce wizualne mogą nadpisywać zawartość jego wizualnego sklepu (Pinto i in., 2013). Dalsze badania sugerują zaangażowanie obszaru wzrokowego V4 .

Funkcja wizualnych reprezentacji pamięci krótkotrwałej

Uważa się, że VSTM jest wizualnym komponentem systemu pamięci roboczej i jako taki jest używany jako bufor do tymczasowego przechowywania informacji podczas procesu naturalnie występujących zadań. Ale jakie naturalnie występujące zadania faktycznie wymagają VSTM? Większość prac nad tym zagadnieniem skupiała się na roli VSTM w wypełnianiu luk sensorycznych spowodowanych sakkadowymi ruchami gałek ocznych. Ta nagła zmiana spojrzenia zwykle występuje 2–4 razy na sekundę, a widzenie jest na krótko tłumione, gdy oczy się poruszają. W ten sposób wizualny sygnał wejściowy składa się z serii przestrzennie przesuniętych ujęć całej sceny, oddzielonych krótkimi przerwami. Z biegiem czasu na podstawie tych krótkich przebłysków danych wejściowych tworzona jest bogata i szczegółowa reprezentacja pamięci długoterminowej, a VSTM ma wypełniać luki między tymi przebłyskami i umożliwiać dopasowanie odpowiednich części jednego przebłysku do odpowiednich części następne spojrzenie. Zarówno przestrzenne, jak i obiektowe systemy VSTM mogą odgrywać ważną rolę w integracji informacji w obrębie ruchów gałek ocznych. Na ruchy gałek ocznych wpływ mają również reprezentacje VSTM. Konstruowane reprezentacje przechowywane w VSTM mogą wpływać na ruchy gałek ocznych nawet wtedy, gdy zadanie nie wymaga wyraźnie ruchu gałek ocznych: kierunek małych mikrosakkad wskazuje na położenie obiektów w VSTM.

Zobacz też

Bibliografia