错综复杂的「黑箱」运作：记忆系统的分工与协同
2012六月20
图片来源：Kick Images│Getty Images
撰文│林欣怡
起床的时候，你下意识地记得把手按向哪里，能切掉恼人的响铃；醒来后你记得今天九点要上课，记得下午要报告；午饭时间在思考要吃什么的时候，大脑会自动动员你对于各项食物的记忆：汉堡、排骨饭、炸酱面、意大利面……日常生活中我们总是不断有意识或无意识地从大脑提取由过去经验与学习而来的记忆，以维持生活的步调与日常所需，然而，这些错综复杂、巨细靡遗的记忆细节，究竟如何进入我们的大脑被分类储存，再于适当的时机被我们重新召唤出来呢？
自1960年代认知心理学蔚然成形，再到1990年代神经心理学兴起，大脑与记忆运作的奥秘，是近半世纪来心理学家最亟欲探索的议题之一。今天的讲座很荣幸能邀请到台大心理系系主任胡志伟教授，为我们主讲「箱子中的记忆：人类记忆系统」，除了向听众报告目前人类记忆研究的成果、让大家了解记忆系统的内部分工运作外，更难得的是胡教授将侧重心理学研究方法途径，仔细讲解心理学家如何藉由一次次实验设计、一次次排除实验变因，最后一步步推论出目前的理论假设，真正让大家理解心理学的研究途径与严谨的科学态度，厘清一般人对于心理学的迷思。胡教授演讲中对于实验细节与研究方法的仔细讲解，相信对有志于投入心理学的青年学子而言，更是一堂难得的课，让他们有机会了解心理学究竟如何进行科学研究，并学习如何以科学的方法与态度来思考并探究议题。
心理学的发展与科学的实验精神
心理学在历经一百多年的改变，与不同流派的发展后，慢慢形成了现代心理学的一般性定义，它是研究心智、行为与二者关系的科学。心智指涉的是各种无法直接观察的复杂的心智功能，如记忆、学习、知觉、推理、决策历程、创造等等；相对的行为指的则是外显的、可观察的行为。现代心理学仰赖能提供科学数据的实验工具与实验结合，并进行一连串实验数据积累之后，再尽量试图依实验资料推出合理的解释。如眼动追踪仪与脸部辨识实验或文章阅读实验结合，能分别以仪器清楚纪录下受试者在看人脸或文章的时候，眼动历程为何，如何进行辨识，会看哪些部份、再处理哪些部份。
从WundtTitchener的结构学派开始，心理学历经许多不同的流派与改变，直到今天其面貌仍然在不断改变，从1960年代的认知心理学、1980年代的连结论取向，再到1990年代的神经心理学等等。1970年代由于计算机科学兴起等影响，使认知心理学开始在心理学中兴盛起来，后来更因大脑显像技术的成熟，带入一大批学者投入大脑研究。大脑显像技术对心理学科来说是莫大的突破，因为其能在实验者向受试者提问时，同时纪录大脑活动，藉此知道受试者进行思考运算时，大脑的对应活动的区域究竟在哪里，这在过去是完全没有办法做到的，这项新工具，可由受试者隐微的行为带出一系列大脑实际而客观的活动数据。
长期以来许多哲学家、心理学家试图对人类复杂的意识、记忆系统去提出解释，都认为这个现象背后一定有深沉的机转运作。而1960年代的计算机科学的兴起，便给予心理学家新的刺激。由于计算机能处理大量复杂讯息，1960年代心理学家认为人脑处理讯息的过程，就跟计算机处理问题、给出答案的过程相似，并由此提出许多假说与理论。
心理学的研究层次可分为意识层次、讯息处理层次，以及生理神经层次，就目前来回顾过去100年人类对记忆的研究成果，对于三个不同层次都有一定的成果。现代心理学中，记忆研究的议题主要包括记忆的组织结构、讯息型态与运作方式、讯息存放方式与提取机制等等，以下胡教授便开始为我们抽丝剥茧，一层层揭开记忆系统的奥秘。
人类记忆系统的理论模式：感官记忆、工作记忆与长期记忆
人类的记忆至少包括三大类的系统：感官记忆、工作记忆与长期记忆，人类的记忆是由这三者次系统共同组成，各自扮演不同的角色，发挥不同的功能。
感官记忆是记忆系统的第一站，是环境讯息进入短期和长期记忆的中点站。理论上，经过任何一种感官系统进入的讯息都会被收录到「相对应的感官记忆」中，但在心理学的研究中，目前大多的研究成果较集中在探讨视觉感官记忆与听觉感官记忆这两项。底下便先藉由介绍由Sperling主持的经典视觉记忆研究历程，让大家了解心理学家如何设计实验，并了解视觉记忆的特质与运作方式。
1960年代，心理学家Sperling为了解开视觉记忆的密码，进行了一连串实验。一开始，他以50毫秒的速度呈现一组英文字母让受试者记忆，请受试者在记忆之后以「全回忆法」随机回想自己记得的字母，结果发现受试者平均能记得4.5个字母。接下来，为了探究「4.5个字母」究竟是视觉记忆的容量极限，或可能牵涉到视觉记忆消失的速率，他再进一部设计了「部分回忆法」，让受试者在字母消失后，只根据实验要求，回忆上、中、下任一排的字母，结果竟发现受试者平均可以记得3.3个字母，远大于4.5的三分之一。两轮实验的结果显示，4.5字母绝非视觉记忆容量极限，合理的解释则是视觉记忆消失的速度非常快，所以在全回忆法的实验中，受试者回忆到4.5个左右就无法再继续下去。
从这样的实验过程与推得的结论，我们可以了解到心理学之所以是一门科学，在于它讲求客观的实验数据，并需要经由不同的实验设计积累相关数据后，再从数据中找出较合理的推论与解释，对于该现象思考背后的机转提出假设。
而感官记忆中的讯息被「注意」到之后，就可能会进一步进入「工作记忆」中，和其它的讯息整合，并可能被「永固」成为「长期记忆」。
工作记忆不只是个单纯的储存讯息机制，而是一种动态的灵活运作模式。学界认为工作记忆可说是一个人汇集各种讯息，包括当下从外界得入的讯息、以及从自身长期记忆中提取出来的讯息等等，然后再对所有讯息加以分析、分类、理解与整合，以求解决、完成目前工作任务。比方说我们在回答问题时，我们必须先记得对方提问的内容，再从自身记忆中提取相关的知识、讯息，综合组织之后再用来回答问题。
针对工作记忆的研究，目前有许多研究者透过fMRI进行相关研究，请受试者去做不同类型的工作，再用fMRI纪录他们的脑部活动，结果发现当受试者进行关于语言、空间、问题解决等等不同作业的时候，其脑区活动情形并不相同。实验结果也表明，工作记忆动员的脑区相当复杂，可能同时动员不同的脑区进行不同的作业，并由几个不同的次系统共同构成。
但工作记忆的记忆时间虽远比感官记忆与短期记忆长，却仍不见得会转化成长期记忆。究竟从工作记忆转成长期记忆，又需要花多久时间呢？为了研究这个议题，Squire和Fox针对电疗病人的记忆空窗期进行研究分析，发现他们都无法记忆电疗前一至两个月内发生的事，因此推估记忆「永固化」的历程约需时两个月，当工作记忆透过永固化进入长期记忆之后，就会变成我们记忆里的一部份，不容易忘记，且我们可随时提取为己所用。
长期记忆的两种面貌：陈述记忆与程序记忆
那么伴随我们走过漫长人生的长期记忆，又是如何组织、如何运作呢？
我们的长期记忆可分为陈述记忆与程序记忆两大类。所谓的陈述记忆又分为两种，一是事件记忆，也就是对于过去经验，如人、事、时、地物等等的记忆，是可以清楚描述出来龙去脉的，比如说我在哪一年进入台大，那一年修了什么课，有谁是我的同学等等。二则是内容记忆，是对于过去经验浓缩后的记忆，比较像是基本常识，却很难主动去述说自己究竟有哪些内容记忆，内容记忆又从何而来。比方说我们都确实知道台大位于台北市，但却没有人知道我们何时记忆了这件事，从什么样的事件里获取了这件内容记忆。
除了陈述记忆以外，我们的大脑还有另外一套长期记忆系统，是所谓的程序记忆，主要是对于如何从事一件事、如何做出某种技巧性的活动的记忆，如骑脚踏车、游泳、编织等等专业活动。
心理学家在观察许多健忘者患者后发现，虽然这些有记忆障碍的患者可能无法再记忆新的事件或内容记忆，却还可以学习新技能，他们所残存的学习能力，都包括在程序记忆的部份。
著名的心理学案例就是代号为HM的病人，为了缓解癫痫的症状，他在1953年时手术割除了部份的大脑组织，其中包括了海马回的部份。结果术后HM罹患了顺行性失忆症（AnterogradeAmnesia），他无法再记忆任何新的讯息，没有短期记忆的能力，也就无法将短期记忆、工作记忆转化成长期记忆。然而他却仍有残存的学习能力，实验过程让他试做转盘追踪、镜描作业，连续做三天之后，虽然他完全不记得前两天曾经练习过，但实际的作业却有长足的进步，确实学会了新技能。从HM的案例会发现，虽然他的陈述记忆有障碍，导致他不记得自己曾经学习，但操作技能的程序记忆知识仍可被保留下来，两者之间是各自独立的系统。过去记忆障碍患者走不出家门和实验室，但HM的案例让心理学家发现记忆的不同系统之后，就可以藉由程序记忆来帮助他们维持日常生活。
回溯的魔法：记忆基模与回忆建构
储存在大脑长期记忆中的内容记忆，内容极为繁杂，储存的是对个别事件的记忆，但每个事件和内容皆不是单独放置，而会在内容记忆系统中形成相互关联的网络，相关联的知识和记忆之间会建立相互的联结，因此记忆往往有「触发效果」，当我们想起某件事的时候，会同时联想到另一件类似的事件或同时发生的事情。由于内容记忆会将相关讯息作相互链接，所以会呈现出一种基模（schema）的状态。
我们可以将基模视为是一种知识或讯息的组织，或是一种较大的记忆单位。例如，记忆中的「客厅」在人类记忆系统中是一种基模，当我们接受到「客厅」这个讯息的时候，就会从记忆中召换出一连串有关客厅的固定想象，比如其空间小大、布置方式、包含哪些陈设对象等等。记忆系统之所以需要基模，是因为建立基模之后，能引导我们判断讯息、预测发展并准备处理即将可能发生的事件。就像我们在接受一篇文章或演讲讯息之前，倘若对该议题已有相当的背景知识，我们的吸收力和理解程度都会相对高上许多，记忆系统里的基模就像是一组组的小精灵，当我们需要帮忙时就会同时将一系列相关的知识带到我们眼前，帮助我们处理事务。
因此，由于记忆以基模的方式储存，我们在召唤记忆的时候倚赖的是记忆之间的相互链接，所以当我们动员记忆去进行「回忆」的时候，其实是靠一些线索去将既有的讯息链接起来，经过建构历程才组成「回忆」的。了解这层结构之后，就能了解为什么有经验的律师常常能在客户回忆事件时刻意技巧性地给出一些引导性的线索，诱导客户将已发生的事件扭转成另一种记忆。
在Loftus的实验中，他让受试者看一部车子撞上路边路牌的影片，看完之后询问他们回想撞上时的车速大概为何，五组受试者看的影片虽然相同，但被询问时，实验者各以不同强度的语词描述「撞击」，在不同的语言强度暗示下，受试者回答的车速就有了明显的差异，其中一组接受到实验者以「撞毁」(smash)来形容事故现场的受试者，他们接受语言强度的暗示后，回答的车速明显高于其他组。这个实验明确的证明了人的记忆并非客观存在，而会受到暗示和建构的影响，我们只是根据某些留在大脑中的记忆片段，进而去建构前后的脉络，从记忆系统中这边抓一点、那边凑一点，慢慢建构起心中相信、觉得合理的完整过程。
结语：从记忆到回忆
在胡老师详细的演讲中，我们不但了解到目前对人类记忆研究的成果，更了解到背后心理学家如何藉由一个个缜密的实验设计，经过反复的操纵及对变因的控制，才能有条理地慢慢剖析大脑的记忆系统，我们的记忆其实由数个次系统构成，而且在不同的系统中，讯息的呈现与表征方式，以及运作讯息的方式都不尽相同。由于了解到内容记忆和程序记忆的差异，我们可以帮助杰拉米找到自己的一技之长，由于了解到「回忆」运作方式如何倚赖大量的建构历程，我们对于事件真实性及证词都有了崭新的想法。
科学实验的实证精神，让现代心理学跳脱出哲学式的推论，一步步踏实的揭开人类大脑与记忆系统的奥秘，每一位努力不懈的心理学家，都值我们热烈的掌声！
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本文整理自：101/05/26下午由胡志伟教授在台大应力所国际演讲厅所主讲之「箱子里的过去：谈人类的记忆系统」的演讲内容
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