Кратковременная зрительная память - Visual short-term memory

Эта статья включает в себя список общих Рекомендации, но он остается в основном непроверенным, потому что ему не хватает соответствующих встроенные цитаты. Пожалуйста, помогите улучшать эта статья введение более точные цитаты. (Март 2019 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

При изучении зрение, кратковременная зрительная память (VSTM) является одной из трех широких систем памяти, включая культовая память и Долгосрочная память. VSTM - это тип краткосрочная память, но ограничивается информацией в визуальной области.

Термин VSTM теоретически нейтрально относится к непостоянному хранению визуальной информации в течение длительного периода времени. В визуально-пространственный блокнот является подкомпонентом VSTM в теоретической модели рабочая память предложено Аланом Баддели. В то время как знаковые воспоминания хрупки, быстро распадаются и не могут активно поддерживаться, кратковременные визуальные воспоминания устойчивы к последующим стимулам и сохраняются в течение многих секунд. С другой стороны, VSTM отличается от долговременной памяти в первую очередь своей очень ограниченной емкостью.

Обзор

Вступление к стимулы которые было трудно выразить словами, и вряд ли их можно было удержать в Долгосрочная память, произвела революцию в изучении VSTM в начале 1970-х гг.^[1] (Филлипс, 1974; Филлипс и Баддели, 1971). Используемая основная экспериментальная техника требовала, чтобы наблюдатели указали, были ли две матрицы (Phillips, 1974; Phillips & Baddeley, 1971) или фигуры^[2], разделенные коротким временным интервалом, были такими же. Обнаружение того, что наблюдатели могли сообщить о произошедшем изменении на уровнях, значительно превышающих вероятность, указывает на то, что они были способны кодировать аспект первого стимула в чисто визуальном хранилище, по крайней мере, на период до предъявления второго стимула. . Однако, поскольку используемые стимулы были сложными, а характер изменения относительно неконтролируемым, эти эксперименты оставили открытыми различные вопросы, такие как: (1) сохраняется ли только подмножество перцептивных измерений, составляющих визуальный стимул (например, пространственная частота , яркость или контраст); (2) поддерживаются ли перцептивные измерения в VSTM с большей точностью, чем в других; и (3) природа, с помощью которой кодируются эти измерения (т.е. являются ли перцепционные измерения, закодированные в отдельных параллельных каналах, или все перцепционные измерения хранятся как единый связанный объект в VSTM?).

Эффекты размера набора

Много усилий было направлено на изучение пределов емкости VSTM. В типичной задаче обнаружения изменений наблюдателям предоставляются два массива, состоящие из ряда стимулов. Два массива разделены коротким временным интервалом, и задача наблюдателей состоит в том, чтобы решить, идентичны ли первый и второй массивы или один элемент отличается на двух дисплеях (например, Luck & Vogel, 1997). Производительность критически зависит от количества элементов в массиве. Хотя производительность обычно почти идеальна для массивов из одного или двух элементов, правильные ответы неизменно монотонно снижаются по мере добавления новых элементов. Для объяснения ограничений на хранилище VSTM были предложены различные теоретические модели, и их различие остается активной областью исследований.

Модели ограничений мощности

Слотовые модели

Известный класс моделей предполагает, что наблюдатели ограничены общим числом элементов, которые могут быть закодированы, либо потому, что ограничены возможности самого VSTM (например, Cowan, 2001; Luck & Vogel, 1997; Pashler, 1988). Этот тип модели имеет очевидное сходство с моделями урн, используемыми в теории вероятностей (см., Например, Mendenhall, 1967). По сути, модель урны предполагает, что емкость хранилища VSTM ограничена всего несколькими элементами, k (часто оценивается в диапазоне от трех до пяти у взрослых, но меньше у детей (Riggs, McTaggart & Simpson, 2006)). Вероятность того, что будет обнаружено надпороговое изменение, - это просто вероятность того, что элемент изменения закодирован в VSTM (т. Е. k/N). Этот предел емкости был связан с задней теменной корой, активность которой первоначально увеличивается с увеличением количества стимулов в массивах, но насыщается при более высоких размерах набора.^[3] Хотя модели урн обычно используются для описания ограничений производительности в VSTM (например, Luck & Vogel, 1997; Pashler, 1988; Sperling, 1960), только недавно была рассмотрена фактическая структура хранимых элементов. Лак и его коллеги сообщили о серии экспериментов, разработанных специально для выяснения структуры информации, хранящейся в VSTM (Luck & Vogel, 1997). Эта работа свидетельствует о том, что элементы, хранящиеся в VSTM, являются связными объектами, а не более элементарными функциями, из которых состоят эти объекты.

Шумовые модели

Альтернативная структура была предложена Wilken и Ma (2004), которые предполагают, что очевидные ограничения емкости в VSTM вызваны монотонным снижением качества хранимых внутренних представлений (то есть монотонным увеличением шума) в зависимости от размера набора. В этой концепции ограничения емкости памяти вызваны не ограничением количества вещей, которые могут быть закодированы, а снижением качества представления каждой вещи по мере того, как в память добавляется больше вещей. В своих экспериментах 2004 года они варьировали цвет, пространственную частоту и ориентацию объектов, хранящихся в VSTM, используя подход теории обнаружения сигналов (см. Также тесно связанную работу Палмера, 1990). Участников попросили сообщить о различиях между визуальными стимулами, предъявленными им в последовательном порядке. Исследователи обнаружили, что разные стимулы кодировались независимо и параллельно, и что основным фактором, ограничивающим эффективность отчета, был нейронный шум (что является функцией размера визуального набора).

В соответствии с этой структурой ключевым ограничивающим фактором производительности рабочей памяти является точность, с которой может быть сохранена визуальная информация, а не количество элементов, которые можно запомнить. Дальнейшие доказательства этой теории были получены Бэйсом и Хусейном (2008) с помощью задачи распознавания. Они показали, что, в отличие от «слотовой» модели VSTM, модель обнаружения сигналов может учитывать как характеристики распознавания в их исследовании, так и предыдущие результаты задач обнаружения изменений (например, Luck and Vogel, 1997). Эти авторы предположили, что VSTM - это гибкий ресурс, совместно используемый элементами визуальной сцены - элементы, которые получают больше ресурсов, хранятся с большей точностью. В подтверждение этого они показали, что увеличение заметности одного элемента в массиве памяти приводит к тому, что этот элемент вызывается с повышенным разрешением, но за счет уменьшения разрешения хранилища для других элементов на дисплее.

Психофизические модели

Психофизические эксперименты предполагают, что информация кодируется в VSTM по множеству параллельных каналов, каждый из которых связан с определенным перцепционным атрибутом (Magnussen, 2000). В рамках этой структуры снижение способности наблюдателя обнаруживать изменение с увеличением размера набора можно отнести к двум различным процессам: (1) если решения принимаются по разным каналам, снижение производительности обычно невелико и согласуется с ожидаемым уменьшением. при принятии нескольких независимых решений (Greenlee & Thomas, 1993; Vincent & Regan, 1995); (2) если в одном и том же канале принимается несколько решений, снижение производительности намного больше, чем ожидалось, только на основании увеличения шума принятия решений и объясняется помехами, вызванными множественными решениями в одном и том же канале восприятия (Magnussen & Greenlee , 1997).

Однако модель Гринли-Томаса (Greenlee & Thomas, 1993) страдает двумя недостатками в качестве модели для эффектов размера множества в VSTM. Во-первых, он был протестирован только эмпирически с дисплеями, состоящими из одного или двух элементов. В различных экспериментальных парадигмах неоднократно было показано, что эффекты размера набора различаются для дисплеев, состоящих из относительно небольшого количества элементов (т. Е. 4 или менее), и для дисплеев большего размера (т. Е. Более 4 элементов). Модель Гринли-Томас (1993) не предлагает объяснения того, почему это может быть так. Во-вторых, хотя Магнуссен, Гринли и Томас (1997) могут использовать эту модель для предсказания того, что большее вмешательство будет обнаружено, когда двойные решения будут приняты в одном и том же перцептивном измерении, а не в разных перцептивных измерениях, этому предсказанию не хватает количественной строгости, и не может точно предвидеть размер увеличения порога или дать подробное объяснение его основных причин.

В дополнение к модели Гринли-Томаса (Greenlee & Thomas, 1993), есть два других известных подхода для описания эффектов размера множества в VSTM. Эти два подхода можно назвать моделями размера выборки (Palmer, 1990) и моделями урн (например, Pashler, 1988). Они отличаются от модели Гринли-Томаса (1993) тем, что: (1) приписывают основную причину эффектов размера множества стадию, предшествующую принятию решения; и (2) отсутствие теоретического различия между решениями, принятыми в одном и том же или в разных измерениях восприятия.

Промежуточный визуальный магазин

Есть некоторые свидетельства промежуточный визуальный магазин с характеристиками как культовой памяти, так и VSTM.^[4] Предполагается, что это промежуточное хранилище будет иметь большую емкость (до 15 элементов) и увеличенную продолжительность трассировки памяти (до 4 секунд). Он сосуществует с VSTM, но, в отличие от него, визуальные стимулы могут перезаписывать содержимое его визуального хранилища (Pinto et al., 2013). Дальнейшие исследования предполагают участие визуальная область V4.^[5]

Функция визуальных представлений кратковременной памяти

VSTM думает^{[кем? ]} быть визуальным компонентом системы оперативной памяти, и как таковой он используется в качестве буфера для временного хранения информации во время процесса естественных задач. Но для каких естественных задач действительно требуется VSTM? Большая часть работ по этой проблеме сосредоточена на роли VSTM в преодолении сенсорных пробелов, вызванных саккадическими движениями глаз. Этот внезапный сдвиг взгляда обычно происходит 2–4 раза в секунду, и зрение на короткое время подавляется, пока глаза двигаются. Таким образом, визуальный ввод состоит из серии пространственно сдвинутых снимков всей сцены, разделенных короткими промежутками. Со временем из этих кратких проблесков входных данных создается богатое и подробное представление долговременной памяти, и считается, что VSTM^{[кем? ]} чтобы заполнить пробелы между этими проблесками и позволить соответствующим частям одного проблеска выровняться с соответствующими частями следующего проблеска. Как пространственные, так и объектные системы VSTM могут играть важную роль в интеграции информации о движениях глаз. На движения глаз также влияют представления VSTM. Сконструированные представления, хранящиеся в VSTM, могут влиять на движения глаз, даже если задача явно не требует движений глаз: направление малых микросаккады укажите на расположение объектов в VSTM.^[6]

Смотрите также

• Внимание
• Внимание против памяти в префронтальной коре
• Изменить слепоту
• объем памяти
• Восприятие

Рекомендации

• Бэйс, PM; Хусейн, М. (2008). «Динамические сдвиги ограниченных ресурсов рабочей памяти в человеческом зрении». Наука. 321 (5890): 851–854. Bibcode:2008Sci ... 321..851B. Дои:10.1126 / science.1158023. ЧВК  2532743. PMID  18687968.
• Bennett, P.J .; Кортезе, Ф. (1996). «Маскировка пространственной частоты в зрительной памяти зависит от дистальной, а не ретинальной частоты». Исследование зрения. 36 (2): 233–238. Дои:10.1016 / 0042-6989 (95) 00085-э. PMID  8594821. S2CID  18287687.
• Blakemore, C .; Кэмпбелл, Ф.В. (1969). «О существовании нейронов в зрительной системе человека, избирательно чувствительной к ориентации и размеру изображений сетчатки». Журнал физиологии. 203 (1): 237–260. Дои:10.1113 / jphysiol.1969.sp008862. ЧВК  1351526. PMID  5821879.
• Брейтмейер, Б. (1984). Визуальная маскировка: комплексный подход. Оксфорд: Издательство Оксфордского университета.
• Чермак, Г. (1971). «Кратковременная память распознавания сложных фигур произвольной формы». Психономическая наука. 25 (4): 209–211. Дои:10.3758 / bf03329095.
• Чуа, Ф. (1990). «Обработка пространственной частоты и информации об ориентации». Восприятие и психофизика. 47 (1): 79–86. Дои:10.3758 / bf03208168. PMID  2300428.
• Коуэн, Н. (2001). «Магическое число 4 в кратковременной памяти: переосмысление емкости умственной памяти». Поведенческие науки и науки о мозге. 24 (1): 87–114, обсуждение 114–85. Дои:10.1017 / S0140525X01003922. PMID  11515286.
• ДеВалуа, Р.Л., ДеВалуа, К.К. (1990). Пространственное видение. Оксфорд: Издательство Оксфордского университета.
• Greenlee, M.W .; Томас, Дж. П. (1993). «Одновременное различение пространственной частоты и контраста периодических раздражителей». Журнал Оптического общества Америки A. 10 (3): 395–404. Дои:10.1364 / josaa.10.000395. PMID  8473947.
• Ли, Б .; Харрис, Дж. (1996). «Контрастные передаточные характеристики зрительной кратковременной памяти». Исследование зрения. 36 (14): 2159–2166. Дои:10.1016/0042-6989(95)00271-5. PMID  8776482. S2CID  13991699.
• Удача, С.Дж .; Фогель, Э. (1997). «Емкость зрительной рабочей памяти для функций и союзов». Природа. 390 (6657): 279–281. Дои:10.1038/36846. PMID  9384378. S2CID  205025290.
• Магнуссен, S (2000). «Низкоуровневые процессы памяти в зрении». Тенденции в неврологии. 23 (6): 247–251. Дои:10.1016 / s0166-2236 (00) 01569-1. PMID  10838593. S2CID  16231057.
• Magnussen, S .; Гринли, М.В. (1992). «Сохранение и нарушение информации о движении в кратковременной зрительной памяти». Журнал экспериментальной психологии: обучение, память и познание. 18 (151–156): 248. Дои:10.1037/0278-7393.18.1.151.
• Magnussen, S .; Гринли, М.В. (1997). «Конкуренция и разделение ресурсов обработки в визуальной дискриминации». Журнал экспериментальной психологии: человеческое восприятие и производительность. 23 (6): 1603–1616. Дои:10.1037/0096-1523.23.6.1603. PMID  9425670.
• Magnussen, S .; Гринли, М.В. (1999). «Психофизика перцептивной памяти». Психологические исследования. 62 (2–3): 81–92. Дои:10.1007 / s004260050043. PMID  10472196. S2CID  33762995.
• Magnussen, S .; Greenlee, M.W .; Asplund, R .; Дирнес, С. (1991). «Стимулоспецифические механизмы кратковременной зрительной памяти» (PDF). Исследование зрения. 31 (7–8): 1213–1219. Дои:10.1016/0042-6989(91)90046-8. PMID  1891813. S2CID  19590524.
• Magnussen, S .; Greenlee, M.W .; Томас, Дж. П. (1996). «Параллельная обработка в зрительной кратковременной памяти». Журнал экспериментальной психологии: человеческое восприятие и производительность. 22 (1): 202–212. Дои:10.1037/0096-1523.22.1.202. PMID  8742262.
• Magnussen, S .; Idas, E .; Myhre, S.H. (1998). «Представление ориентации и пространственной частоты в восприятии и памяти: анализ времени реакции выбора». Журнал экспериментальной психологии: человеческое восприятие и производительность. 24 (3): 707–718. Дои:10.1037/0096-1523.24.3.707. PMID  9627410.
• Nilsson, T.H .; Нельсон, Т. (1981). «Отсроченные совпадения монохроматических оттенков указывают на характеристики зрительной памяти». Журнал экспериментальной психологии: человеческое восприятие и производительность. 7: 141–150. Дои:10.1037/0096-1523.7.1.141. PMID  6452491.
• Палмер, Дж (1990). «Ограничения внимания на восприятие и память зрительной информации». Журнал экспериментальной психологии: человеческое восприятие и производительность. 16 (2): 332–350. Дои:10.1037/0096-1523.16.2.332. PMID  2142203.
• Пашлер, H (1988). «Знакомство и обнаружение визуальных изменений». Восприятие и психофизика. 44 (4): 369–378. Дои:10.3758 / bf03210419. PMID  3226885.
• Pinto, Y .; Sligte, I.S .; Шапиро, К.Л .; Ламме, В.А.Ф. (2013). «Хрупкая кратковременная визуальная память - это объектно-ориентированное хранилище, зависящее от места». Психономический бюллетень и обзор. 20 (4): 732–739. Дои:10.3758 / s13423-013-0393-4. PMID  23456410.
• Филлипс, W.A. (1974). «О различии сенсорной памяти и кратковременной зрительной памяти». Восприятие и психофизика. 16 (2): 283–290. Дои:10.3758 / bf03203943.
• Phillips, W.A .; Баддели, А. Д. (1971). «Время реакции и кратковременная зрительная память». Психономическая наука. 22 (2): 73–74. Дои:10.3758 / bf03332500.
• Реган, Д. (1985). «Хранение пространственно-частотной информации и пространственно-частотная дискриминация». Журнал Оптического общества Америки A. 2 (4): 619–621. Дои:10.1364 / josaa.2.000619.
• Riggs, K.J .; McTaggart, J .; Симпсон, А. (2006). «Изменение емкости зрительной рабочей памяти у детей от 5 до 10 лет». Журнал экспериментальной детской психологии. 95 (1): 18–26. Дои:10.1016 / j.jecp.2006.03.009. PMID  16678845.
• Шиллер, П. (1995). «Влияние повреждений зрительной кортикальной области V4 на распознавание преобразованных объектов». Природа. 376 (6538): 342–344. Дои:10.1038 / 376342a0. PMID  7630401. S2CID  4328289.
• Sligte, I.G .; Scholte, H.S .; Ламме, В.А.Ф. (2008). «Есть ли несколько хранилищ кратковременной памяти визуальных образов?». PLOS ONE. 3 (2): e1699. Дои:10.1371 / journal.pone.0001699. ЧВК  2246033. PMID  18301775.
• Sligte, I.G .; Scholte, H.S .; Ламме, В.А.Ф. (2009). «Активность V4 предсказывает силу визуальных представлений кратковременной памяти». J Neurosci. 29 (23): 7432–74. Дои:10.1523 / jneurosci.0784-09.2009. ЧВК  6665414. PMID  19515911.
• Сперлинг, Г. (1960). «Информация доступна в виде кратких наглядных презентаций». Психологические монографии: общие и прикладные. 74 (11): 1–30. Дои:10,1037 / ч0093759.
• Тодд, Дж. Дж .; Маруа, Р. (2004). «Предел емкости зрительной кратковременной памяти в задней теменной коре головного мозга человека». Природа. 428 (6984): 751–753. Bibcode:2004Натура.428..751Т. Дои:10.1038 / природа02466. PMID  15085133. S2CID  4415712.
• Винсент, А .; Реган, Д. (1995). «Параллельное независимое кодирование ориентации, пространственной частоты и контраста». Восприятие. 24 (5): 491–499. Дои:10.1068 / p240491. PMID  7567425. S2CID  25950156.
• Wilken, P .; Ма, W.J. (2004). «Теория обнаружения изменений». J Vis. 4 (12): 1120–1135. Дои:10.1167/4.12.11. PMID  15669916.