【大腦S02E08】你能背出這些單字嗎? 談談長期記憶的種類

謝伯讓聲音|謝伯讓  主圖|Pixabay
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長期記憶會不會只是長一點的短期記憶,他們真的有所不同嗎?看神經心理學家如何用「背單字實驗」測驗出各種關於記憶的性質與差異。俗話說一朝被蛇咬,十年怕草繩,其實也是制約習得內隱記憶的一種。內隱記憶是什麼?外隱記憶又是什麼呢?
長期記憶會不會只是長一點的短期記憶,他們真的有所不同嗎?看神經心理學家如何用「背單字實驗」測驗出各種關於記憶的性質與差異。俗話說一朝被蛇咬,十年怕草繩,其實也是制約習得內隱記憶的一種。內隱記憶是什麼?外隱記憶又是什麼呢?

比方說,假設你現在正在邊開車邊聽podcast,這時如果你回想起一些之前節目說過的專有名詞或現象,這就是語意記憶(semantic memory)。如果你開始做起白日夢,突然回想起某一天和某位朋友在咖啡店裡相遇的場景,這就是事件記憶(episodic memory)。最後,如果你之前曾經被紅色的車子撞過,那當眼前突然又出現紅色的車子的時候,你就變得很緊張,這就是制約習得的內隱記憶。

【大腦S02E08】你能背出這些單字嗎? 談談長期記憶的種類

各位聽眾朋友大家好,歡迎收聽鏡好聽製作播出的大腦好好玩,我是節目主持人謝伯讓,用科學故事,讓腦說話。」

在前幾週的節目中,我們已經介紹過感官記憶和短期記憶。此外,我們也看過了短期記憶的修正版本,也就是所謂的工作記憶。接下來,我們來看看「長期記憶」吧。

不過,在介紹長期記憶之前,我們要先確定一件事情:真的有所謂的長期記憶嗎?長期記憶有沒有可能只是一種極端版的、超長版的短期記憶?長期記憶和短期記憶,兩者到底要怎麼區分呢?

關於這個問題,我們要從三個面向來看,分別是行為實驗的面向、生理實驗的面向,以及腦造影實驗的面向。

行為實驗的面向:你能背出這些單字嗎?

首先,我們從行為實驗的面向來看看。在1962年的一項記憶行為實驗中,心理學家發現,如果我們去仔細檢視受試者的記憶表現,會觀察到裡面似乎存在著「兩種不同的記憶形式」。

這項實驗的步驟非常簡單。實驗人員會每隔兩秒鐘念出一個單字,總共15個單字,聽完後受試者必須寫下剛剛聽到的字。

比方說,我現在就來念15個字給大家聽聽看。大家可以試試看,聽完15個單字後馬上回憶的話,你可以回憶出哪些單字:障礙、小孩、餐飲、葫蘆、檔案、公尺、旅程、羊毛、鳳凰、弓箭、門鈴、圍巾、老鼠、菜單、飛機。

大家現在已經聽完了全部15個單字,如果現在馬上回憶的話,你還記得哪些呢?

雖然每個人的記憶有強有弱,但是如果我們把很多人對這15個字的記憶表現做一些統計,然後畫出來,可以得到一條「序列位置曲線」。序列,就是順序排列的那個序列;而序列位置曲線,就是關於這些字的順序排列位置的記憶難易度。

這是什麼意思呢?大家聽一下以下的描述就可以明白。我們在畫這條「序列位置曲線」時,我們可以在橫軸依序放上剛剛出現的15個字,縱軸則是受試者有多大的機率可以記住這些字。基本上,這條「序列位置曲線」看起來會像是一條U型的曲線。

比方說,在1962年的這個實驗裡面,心理學家畫出來的序列位置曲線就顯示:第一個字,大約有百分之55的受試者可以記住;第二個字則變差一點,大約有百分之40的受試者可以記住,然後接下來幾個字大家的記憶就一路下滑、越來越差,到了最後幾個字,又變得比較容易記住。甚至在最後一個字,幾乎大家都可以記得住。

換句話說,剛剛這15個字裡面,記得其中第一個字「障礙」的人應該非常多,記得第二個字「小孩」的,就少了一點,那再來的字,就更少人記得住,最後一兩個字,菜單和飛機,記得的人數又會回升。

從這條序列位置曲線上,我們可以看到兩個特徵。第一,是初始效應(primacy effect),第二,則是新近效應(recency effect)。顧名思義,初始效應是我們對最先出現、最早出現的刺激的記憶會比較好。新近效應,就是我們對最近出現、最晚出現的刺激的記憶也會比較好。

關於這兩個現象,心理學家提出了可能的解釋。他們認為「初始效應」可能是長期記憶所導致的結果;而「新近效應」則是短期記憶所導致的結果。

這是什麼意思呢?心理學家認為「初始效應可能是長期記憶所導致的結果」,是因為最先出現的刺激,受試者可能有較多的時間不斷的在腦中覆誦,所以這些刺激就比較有可能進入長期記憶,導致最後比較容易被回憶出來。

相對來說,心理學家會說「新近效應可能是短期記憶所導致的結果」,這個說法則是因為最後聽到的字,應該都還記憶猶新地存在短期記憶中,所以要回報時,我們直接從短期記憶中回報出來就可以了。

這兩個解釋聽起來算是很合理。但是,有沒有更進一步的證據,可以支持這樣的解釋方法呢?

初始效應:出現越早,覆誦越多次!

為了驗證初始效應是不是因為長期記憶所導致的——或者換個方式說,為了驗證受試者是不是「真的」因為一直在覆誦一開始的幾個字,所以這些字才比較容易存入長期記憶?為了驗證這個想法,心理學家進行了另外一個實驗。

這個實驗的流程和剛剛的實驗大同小異。不一樣的是,這次心理學家要求受試者,如果你在背誦時心中在默唸某些字,就請你不要默念了,請直接大聲喊出心中正在覆誦的字。

結果發現,當受試者被要求大聲喊出心中覆誦的單字時,在15個字中一開始出現的那幾個字,確實就是他們心中最常覆誦的單字。比方說,第一個單字,也就是「障礙」在整個記憶過程中平均被覆誦了12次,第二個單字「小孩」則是9次,而越後面出現的單字,被覆誦的次數也就越少。

因此,這實驗結果似乎支持了初始效應是因為最先出現的刺激較常被覆誦,因此比較有機會進入長期記憶。

新近效應:越晚出現會記得越清楚!

接下來,我們來看看新近效應。「新近效應」真的是因為最後幾個字仍然存在短期記憶中,所以才比較容易被記得嗎?有沒有證據可以支持這個說法呢?

關於這個問題,心理學家又做了另外一個實驗來進行驗證。這個實驗,一樣跟原版的實驗非常相似,實驗人員會依序唸出15個字,最後受試者必須背出剛剛聽到的字。

這個實驗不同於原版實驗的地方在於,受試者在聽完15個字之後,會馬上聽到一個數字,他們必須先把這個數字不斷「減1」倒數,時間長達三十秒。也就是說,如果聽完15個單字後,出現「97」這個數字,那受試者就必須喊97、96、 95、94等等,直到30秒過後,再回報剛剛聽過哪些單字。

這個「倒數」的用意,就是要強制受試者使用短期記憶。如果新近效應真的是因為最後幾個字還存在短期記憶之中,那這些額外的數字倒數作業,應該就可以洗掉短期記憶中的這些新近字,新近效應也會因此而消失。

結果一如預期,當受試者被強迫使用短期記憶來倒數數字時,他們的新近效應就消失了。從實驗的結果來看,新近效應可能就是短期記憶所導致的結果。

神經心理學:長/短期記憶來自不同的腦區

我們再來從「神經心理學」的面向來看,有什麼證據可以支持長期記憶和短期記憶兩者不同呢?從神經心理學上的發現來觀察,有些很強的證據可以支持長期記憶和短期記憶不同,這個證據就是所謂的雙重分離現象(double dissociation)。

如果有兩種心智功能可以獨立出現,且不會互相影響時,那我們就可以說這兩種心智功能可以被「雙重分離」;通常這也就表示,這兩種心智功能是不一樣的心智功能。

在神經心理學上,我們確實有觀察到長期記憶和短期記憶的雙重分離現象。比方說,在先前介紹過的病人HM亨利莫雷森,當海馬迴與附近腦區受損時,我們就觀察到長期記憶受損、但是短期記憶完好的現象。

在另外一些病人身上,我們則觀察到另一些腦區受損時,會出現短期記憶受損,但是長期記憶完好的情形——這就是「雙重分離現象」。這種雙重分離現象顯示出了「長期記憶」和「短期記憶」應該是不同的認知功能,而且有著各自不同的對應腦區。

第三種證據就是腦造影研究。在一項研究中,實驗人員讓受試者進行剛剛我們提過的背單字實驗,在背完一串單字後,有時受試者會被要求去回憶這一串單字中「比較早出現的單字」;有時受試者則會被要求去回憶「比較晚出現的字」。

實驗人員認為,如果「回憶較早出現的字真的需要用到長期記憶」,那麼和長期記憶有關的海馬迴應該會出現反應。相較之下,如果「回憶較晚出現的字需要用到短期記憶而非長期記憶」,那麼和長期記憶有關的海馬迴應就應該不會出現反應。

結果也是一如預期,在回憶較早出現的字時,與長期記憶有關的海馬迴確實有反應;而在回憶較晚出現的字時,與長期記憶有關的海馬迴則沒有反應。

所以,綜合以上三大類的證據,我們可以推論出「長期記憶」和「短期記憶」應該有所不同。

長期記憶的種類:外顯記憶和內隱記憶

接下來,在確認了長期記憶和短期記憶真的不同以後,我們來看看長期記憶有哪些種類。

長期記憶,根據我們能否「有意識地描述內容」分成兩大類:能夠有意識地描述內容的長期記憶,我們稱為外顯記憶(explicit memory);無法有意識地描述內容的長期記憶,則稱為內隱記憶(implicit memory)。

這些可以有意識地描述出內容的「外顯記憶」,又可以再區分成兩種。一種是和個人經歷過的事件有關的事件記憶(episodic memory),另外一種是和事實以及知識有關的語意記憶(semantic memory)。

這些無法有意識地描述其內容的「內隱記憶」,也可以區分成好幾種,其中包括了促發記憶(priming)、程序記憶(procedural memory)還有制約記憶(conditioning)。

接下來,我們來針對其中的一些分類多做一點討論。

外顯記憶:事件記憶和語意記憶有什麼差?

首先,我們要討論的,就是外顯記憶中的「事件記憶」和「語意記憶」,這兩者到底差別在哪裡呢?有沒有明確一點的證據,支持這兩種外顯記憶真的在本質上有所不同呢?

關於這個問題,我們可以從現象上來看看。從現象上來觀察,我們知道這兩種記憶的資訊內容不同:事件記憶的內容是關於「事件」,而語意記憶的內容則是關於「知識和事實」。

這兩個在現象上還有一個很大的差異。我們在提取「事件記憶」時,通常會涉及時間的回溯,也就是心智上的我們會「時間旅行」到過去的某個時間點;但相對來說,我們在提取「語意記憶」時,則不會有這樣的時間旅行成分在裡面。

除此之外,我們也有一些實驗的證據,可以支持事件記憶和語意記憶的不同。比方說,在神經心理學上,有證據顯示事件記憶和語意記憶可以被「雙重分離」——有些病人在腦傷後只有事件記憶受損,而語意記憶完好無傷,而有些病人在腦傷後,只有語意記憶受損,事件記憶則不受影響。

事件記憶受損、而語意記憶完好的例子,比方說有些病人有語意記憶,知道很多字的意思,但他卻沒有事件記憶。也就是說,他很難想起自己人生中曾經發生過的事件。

相較之下,語意記憶受損但事件記憶完好的例子,就比方有些病人無法看懂字的意思,也失去了很多知識和事實的記憶,但他卻仍然可以記得自己人生中許多過去的事件。這就是語意記憶受損,但是事件記憶完好的例子。

這個「雙重分離」現象,基本上就顯示出了這兩種記憶並不相同,而且有著各自對應的腦區。

接下來我們再來看看內隱記憶。

內隱記憶:什麼是促發效應?

內隱記憶中的程序性記憶(procedural memory),我們在介紹病人HM時已經談論過,因此這裡不再介紹;至於制約(conditioning),我們以後有機會的話,會有一週來專門介紹。所以,我們這裡只介紹「促發現象」還有一些連帶的相關問題。

所謂的促發現象(priming),就是「先前出現過的刺激」有時會影響我們對於後續刺激的反應。實驗發現,與促發現象有關的記憶,其實是完全不同於事件記憶和語意記憶的。

舉例來說,在一項研究中,實驗人員找來了患有失憶症的病人,然後給病人看一些單字,比如我們剛剛唸過的那15個字(障礙、小孩、餐飲、葫蘆等等)。病人的作業,是要去給分、去評斷他們有多喜歡這些字。

評分完後,有些病人無預警的被要求去回憶剛剛的字。有些病人則是被要求去做字詞填充作業。所謂「字詞填充作業」,就是例如給他們看「障」這個字當開頭,或是給他們看「葫」這個字當開頭,然後要他們填出心中第一個想到的字。

這個字詞填充作業,基本上就是要來測試促發效應的。如果先前看過的字有產生促發效應,那受試者看到「障」開頭的字,就比較有可能會填出「障礙」,看到「葫」開頭的字,就比較有可能會填出「葫蘆」,而不是其他的字。

結果發現,失憶症的病人在回憶單字時,表現一如預期地非常差,大概只能回憶出13%的單字;而對照組受試者都可以回答出將近40%的單字。也就是說,失憶症病人的外顯記憶確實出了問題,導致他們無法記起剛剛看過的字。

不過有趣的地方在於,這些失憶症的病人在進行填字作業時,竟然表現得和對照組一樣好。也就是說,他們雖然記不起剛剛看過了什麼字;但是如果強迫他們去填字,他們竟然可以和對照組受試者一樣順利的填出剛剛看過的字。

由此可知,雖然這些失憶症病人的事件記憶或是語意記憶有問題,但是他們和「促發效應」有關的記憶能力卻沒有受損。也因為如此,心理學家就可以確認,和促發效應有關的記憶,在本質上應該和事件記憶以及語意記憶完全不一樣。

以上就是關於長期記憶的種類介紹,下週我們將要繼續介紹長期記憶的編碼和提取。如果大家有問題的話,歡迎到鏡好聽的粉專或instagram或是我的臉書上留言。我是大腦好好玩的節目主持人謝伯讓,用科學故事,讓腦說話。我們下週再見,掰掰!」

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