Модель рабочей памяти Баддели — это модель человеческой памяти, предложенная Аланом Баддели и Грэмом Хитчем в 1974 году в попытке представить более точную модель первичной памяти (часто называемой кратковременной памятью ). Рабочая память разделяет первичную память на несколько компонентов, а не рассматривает ее как единую, унифицированную конструкцию. [1]
Бэддели и Хитч предложили свою трехкомпонентную модель рабочей памяти в качестве альтернативы краткосрочному хранилищу в модели памяти «многохранилища» Аткинсона и Шиффрина (1968). Эта модель была позже расширена Бэддели и другими сотрудниками, чтобы добавить четвертый компонент, и стала доминирующей точкой зрения в области рабочей памяти. Однако альтернативные модели развиваются, предоставляя иную точку зрения на систему рабочей памяти.
Первоначальная модель Baddeley & Hitch состояла из трех основных компонентов: центрального исполнительного органа , который действует как контролирующая система и контролирует поток информации от и к своим подчиненным системам : фонологической петле и визуально-пространственному блокноту . Фонологическая петля хранит вербальное содержание, тогда как визуально-пространственный блокнот обслуживает визуально-пространственные данные. Обе подчиненные системы функционируют только как краткосрочные центры хранения.
Аргумент Баддели и Хитча о различии двух доменно-специфических систем подчинения в старой модели был получен из экспериментальных результатов с парадигмами двойной задачи . Выполнение двух одновременных задач, требующих использования двух отдельных перцептивных доменов (т. е. визуальной и вербальной задачи), почти так же эффективно, как и выполнение задач по отдельности. Напротив, когда человек пытается выполнить две задачи одновременно, которые используют один и тот же перцептивный домен, выполнение менее эффективно, чем при выполнении задач по отдельности. [2]
Четвертый компонент модели Бэддели был добавлен 25 лет спустя, чтобы дополнить центральную исполнительную систему. Он был обозначен как эпизодический буфер . Он считается системой с ограниченной емкостью, которая обеспечивает временное хранение информации путем объединения информации из вспомогательных систем и долговременной памяти в единое эпизодическое представление. [3]
Центральный исполнительный орган — это гибкая система, отвечающая за контроль и регулирование когнитивных процессов. Он направляет фокус и нацеливает информацию, заставляя рабочую и долговременную память работать вместе. Его можно рассматривать как систему надзора, которая контролирует когнитивные процессы, следя за тем, чтобы краткосрочное хранилище активно работало, и вмешивается, когда они сбиваются с пути, и предотвращает отвлечения. [4]
Он выполняет следующие функции:
Центральный исполнительный орган имеет две основные системы: визуально-пространственный блокнот для визуальной информации и фонологический цикл для вербальной информации. [5]
Используя парадигму двойной задачи, Баддели и Эрсес обнаружили, например, что у пациентов с деменцией Альцгеймера ухудшается выполнение нескольких задач одновременно, даже если сложность отдельных задач адаптирована к их способностям. [6] Две задачи включают задачи на память и задачу на отслеживание. Отдельные действия выполняются хорошо, но по мере того, как болезнь Альцгеймера становится более выраженной у пациента, выполнение двух или более действий становится все более и более трудным. Это исследование показало ухудшение центрального исполнительного органа у людей с болезнью Альцгеймера. [7]
Недавние исследования исполнительных функций показывают, что «центральный» исполнитель не является настолько центральным, как это задумано в модели Baddeley & Hitch. Скорее, существуют отдельные исполнительные функции, которые могут значительно различаться независимо у разных людей и могут быть выборочно нарушены или сохранены при повреждении мозга. [8]
Фонологическая петля (или артикуляционная петля ) в целом имеет дело со звуковой или фонологической информацией. Она состоит из двух частей: кратковременного фонологического хранилища со следами слуховой памяти, которые подвержены быстрому распаду, и артикуляционного репетиционного компонента (иногда называемого артикуляционной петлей ), который может оживлять следы памяти.
Предполагается, что любая слуховая вербальная информация автоматически поступает в фонологическое хранилище. Визуально представленный язык может быть преобразован в фонологический код посредством безмолвной артикуляции и, таким образом, закодирован в фонологическом хранилище. Это преобразование облегчается процессом артикуляционного контроля. Фонологическое хранилище действует как «внутреннее ухо», запоминая звуки речи в их временном порядке, в то время как артикуляционный процесс действует как «внутренний голос» и повторяет ряд слов (или других речевых элементов) по циклу, чтобы предотвратить их затухание. Фонологическая петля может играть ключевую роль в приобретении словарного запаса, особенно в раннем детстве. [9] Она также может быть жизненно важна для изучения второго языка.
Пять основных результатов подтверждают существование фонологической петли:
Накопление литературы на протяжении десятилетий оказало мощную поддержку теории фонологического STS. В исследовании 1971 года Стивен Мэдиган продемонстрировал, что больший эффект новизны наблюдается во время прямого последовательного воспроизведения, когда людям предъявляют список на слух, а не визуально. (Меньший эффект наблюдается при обратном последовательном воспроизведении.) [15] В его исследовании слуховое представление привело к большему воспроизведению самых последних изученных элементов. Кэтрин Пенни расширила это открытие, заметив, что эффекты модальности также могут быть обнаружены в случае задач на свободное воспроизведение. [16] В 1965 году Даллетт обнаружил, что этот наблюдаемый эффект модальности значительно уменьшается при добавлении элемента «суффикса» к представленному списку; этот суффикс является отвлекающим элементом, который не нужно вспоминать. [17] Роберт Грин использовал это наблюдение в 1987 году, чтобы обнаружить, что этот эффект суффикса оказывает большее влияние на списки, изученные на слух, а не визуально. [18] Кульминация всех этих открытий приводит к сильной поддержке теории о том, что существует краткосрочное хранилище, которое фонологически хранит недавно изученные элементы. Кроме того, Блум и Уоткинс обнаружили, что эффект суффикса значительно уменьшается, когда суффикс не интерпретируется как лингвистический звук, что согласуется с фонологической теорией краткосрочного хранилища, поскольку на него в значительной степени не влияют нелингвистические отвлекающие факторы. [19]
Теория рабочей памяти Алана Бэддели имеет еще один аспект, в котором память может храниться краткосрочно. Визуально-пространственный блокнот — это хранилище, которое хранит визуальную информацию для манипуляции. [20] Визуально-пространственный блокнот считается собственным хранилищем рабочей памяти, поскольку он не мешает краткосрочным процессам фонологической петли. В ходе исследований было обнаружено, что визуально-пространственный блокнот может работать одновременно с фонологической петлей для обработки как слуховых, так и визуальных стимулов, при этом ни один из процессов не влияет на эффективность другого. [21] Бэддели переопределил теорию кратковременной памяти как рабочую память, чтобы объяснить это явление. В первоначальной теории кратковременной памяти подразумевается, что у человека есть только одно хранилище непосредственной обработки информации, которое может содержать в общей сложности только 7 элементов плюс или минус два элемента, которые должны быть сохранены за очень короткий промежуток времени, иногда за несколько секунд. Тест на охват цифр является прекрасным примером измерения для классически определенной кратковременной памяти. По сути, если человек не может закодировать 7 плюс-минус два элемента в течение нескольких минут, найдя существующую ассоциацию для информации, которая должна быть передана в долговременную память, то информация теряется и никогда не кодируется. [22]
Однако визуально-пространственная кратковременная память может сохранять визуальную и/или пространственную информацию в течение коротких периодов времени. [22] Когда эта память используется, люди способны на мгновение создавать и пересматривать ментальный образ, которым можно манипулировать в сложных или трудных задачах пространственной ориентации. У некоторых людей есть различия в областях мозга, которые позволяют этому происходить из-за различных типов повреждений мозга. [21] Здесь также может быть недопонимание различий между временными воспоминаниями, такими как зрительная сенсорная память. Временная память - это просто мимолетный тип сенсорной памяти; поэтому, поскольку зрительная сенсорная память является типом сенсорной памяти, существует хранилище для информации, но хранилище длится всего секунду или около того. Распространенным эффектом зрительной сенсорной памяти является то, что люди могут помнить, что видели вещи, которых на самом деле не было, или не помнить определенные вещи, которые были в поле их зрения. Воспоминание является лишь временным, и если на него не обратить внимание в течение нескольких секунд, оно исчезает. [20]
В мозге есть два разных пути, которые контролируют разные функции того, что в совокупности известно как визуально-пространственный блокнот. Блокнот состоит из пространственной кратковременной памяти и объектной памяти. Пространственная кратковременная память — это то, как человек может учиться и, таким образом, помнить, «где» он находится в сравнительном представлении с другими объектами. Объектная память визуально-пространственного блокнота необходима для обучения и запоминания того, «что» представляет собой объект. [22] Различия между этими двумя различными визуальными способностями во многом обусловлены разными путями каждой из способностей в мозге. Зрительный путь в мозге, который обнаруживает пространственное представление человека относительно его окружения и внутри него, называется дорсальным потоком . Зрительный путь, который определяет формы, размеры, цвета и другие определяющие характеристики объектов, называется вентральным потоком . [21] Каждый из этих двух потоков работает независимо друг от друга, так что зрительная система может обрабатывать один без другого (например, при повреждении мозга) или оба одновременно. Эти два потока не зависят друг от друга, поэтому, если один из них функционирует манипулятивно, другой все равно может передавать свою информацию.
Логи предположил, что визуально-пространственный блокнот можно дополнительно разделить на два компонента:
Три основных вывода подтверждают различие между визуальной и пространственной частями визуально-пространственного блокнота:
В 2000 году Баддели добавил четвертый компонент к модели — эпизодический буфер. Этот компонент представляет собой пассивную систему с ограниченной емкостью, [27] предназначенную для связывания информации между доменами для формирования интегрированных единиц визуальной, пространственной и вербальной информации с временной последовательностью (или эпизодическим хронологическим порядком [27] ), например, воспоминание истории или сцены из фильма. Предполагается также, что эпизодический буфер имеет связи с долговременной памятью и семантическим значением. [3]
Эпизодический буфер «действует как буферное хранилище, не только между компонентами рабочей памяти, но и связывает рабочую память с восприятием и долговременной памятью». [27] Бэддели предполагает, что «извлечение из буфера происходит посредством осознанного понимания». [27] Он позволяет людям использовать интегрированные единицы информации, которые у них уже есть, для представления новых концепций. Поскольку это, вероятно, «процесс, требующий внимания... буфер будет в значительной степени зависеть от Центрального Исполнительного». [27]
Основной мотивацией для введения этого компонента было наблюдение, что некоторые (в частности, высокоинтеллектуальные) пациенты с амнезией , которые, предположительно, не способны кодировать новую информацию в долговременной памяти, тем не менее, хорошо воспроизводят кратковременные воспоминания, вспоминая гораздо больше информации, чем может удержать фонологическая петля. [28] «Эпизодический буфер, по-видимому... способен хранить связанные признаки и делать их доступными для сознательного понимания, но сам по себе не отвечает за процесс связывания». [29]
Предполагается, что «сознательный доступ к фонологической петле или блокноту может осуществляться через буфер». [30] Это основано на предположении, что как визуально-пространственный блокнот, так и фонологическая петля действуют как второстепенные буферы, объединяя информацию в своей сенсорной области. Эпизодический буфер может также взаимодействовать с запахом и вкусом. [30]
Существует множество доказательств существования буфера кратковременной памяти, в отличие от долговременного хранилища. Фонетическая петля, по-видимому, связана с активацией в левом полушарии, а точнее в височной доле. Визуально-пространственный блокнот активирует различные области в зависимости от сложности задачи; менее интенсивные задачи, по-видимому, активируются в затылочной доле, тогда как более сложные задачи появляются в теменной доле. Центральный исполнительный орган все еще остается загадкой, хотя, по-видимому, он более или менее расположен в лобных долях мозга. Эпизодический буфер, по-видимому, находится в обоих полушариях (двусторонний) с активацией как в лобной, так и в височной долях, и даже в левой части гиппокампа. [31] С точки зрения генетики, ген ROBO1 был связан с целостностью или длиной фонологического буфера. [32] [33]
Сила модели Бэддели заключается в ее способности интегрировать большое количество результатов работы над кратковременной и рабочей памятью. Кроме того, механизмы подчиненных систем, особенно фонологическая петля, вдохновили множество исследований в экспериментальной психологии, нейропсихологии и когнитивной нейронауке.
Однако были высказаны критические замечания, например, в отношении компонента фонологической петли, поскольку некоторые детали результатов нелегко объяснить с помощью оригинальной модели Бэддели и Хитча, включая споры относительно правила 7±2 . [34] [35]
Эпизодический буфер рассматривается как полезное дополнение к модели рабочей памяти, но он не был подробно исследован, и его функции остаются неясными. [36]