Эволюция модели рабочей памяти

В отличие от Крэйка и Локарта, которые разработали подход, довольно радикально отличающийся от возникших в рамках компьютерной метафоры представлений, другие авторы попытались уточнить характеристики центрального блока трехкомпонентных моделей — кратковременной памяти. Алан Бэддели и его ученик Джон Хич (Baddeley & Hitch, 1974) выдвинули гипотезу, согласно которой кратковременная, или, в их терминологии, рабочая память неоднородна и сама состоит как минимум из трех блоков. Первый и высший из них — это центральный исполнитель (centralexecutive)™, контролирующий распределение внимания и способный осуществлять сложные преобразования информации. Ему

14 В английском языке термин «исполнитель» в общем случае имплицирует более высокий и более автономный социальный статус, чем в русском языке, где помимо собственно «исполнителя» обычно еще подразумевается существование других, иерархически надстроенных инстанций, принимающих решения и дающих указания о том, что сле-382 дует исполнять.

подчинены две служебные (slave, то есть буквально «рабские») системы: ¦ артикуляционная петля, которая выполняет буферные функции, сохра-

няя в течение пары секунд ограниченный объем продуктов фонемати- > ческого анализа, и зрительно-пространственный блокнот (в действи-

I тельности, скорее «этюдник» — sketch-pad). Последний представляет

1 собой зрительный аналог артикуляционной петли и позволяет удержи-

вать в течение нескольких секунд информацию о двух-трех (или, быть может, всего лишь одном — Phillips & Christie, 1977) объектах, ? Теория рабочей памяти исключительно популярна сегодня в психо-

логии и за ее пределами, поскольку процессы оперативного сохранения и преобразования информации, во-первых, играют критически важную роль во многих повседневных задачах и, во-вторых, обнаруживают высокую корреляцию с показателями интеллекта (см., например, Lepine, Barrouillet & Camos, 2005). Кроме того, Алан Бэддели и его коллеги на протяжении более двух десятилетий постоянно уточняли представления о рабочей памяти, включая в ее состав все новые компоненты. Подобным образом они часто реагировали на данные, противоречащие первоначальной версии теории.

В этой двухуровневой модели настоящей наследницей кратковременной памяти является артикуляционная петля. Она и оказалась в центре внимания многих исследований. Базовым эффектом, объясняющим необходимость введения артикуляционной петли в состав модели, является эффект длины слова: непосредственное воспроизведение ряда слов оказывается лучше для коротких, чем для длинных слов. Более того, объем непосредственного воспроизведения испытуемых удается довольно точно предсказать, оценивая число слов, которые они могут произнести за две секунды. Связь объема непосредственной памяти с временем произнесения можно объяснить существованием петли повторения, в чем-то подобной склеенному концами отрезку магнитофонной ленты фиксированной длины.

Усложнение картины принесли проведенные в 1980-е годы эксперименты с подавлением артикуляции, например, с помощью конкурирующей задачи называния чисел. Подавление артикуляции устраняло такие проявления вербальной кратковременной памяти, как эффект длины слова и эффект недавности, но происходило это лишь при зрительном, а не при акустическом предъявлении словесного материала. Поэтому было предположено, что воспринимаемая на слух информация может автоматически кодироваться и удерживаться независимо от процессов артикуляции в некотором пассивном фонологическом хранилище, специфически связанном с восприятием устной речи. Как показывают данные мозгового картирования, этот подблок вербальной части рабочей памяти локализован в нижних теменных отделах левого полушария, в непосредственной близости к задней части верхней височной борозды, или речевой зоны Вернике (см. 7.1.1). Процессы артикуляции, напротив,

сопровождаются активацией структур, расположенных в передних, фронтальных отделах левого полушария, широко известных как другая речевая область — зона Брока (см. 7.3.3).

Неожиданные результаты принесли эксперименты с пациентами, у которых были селективно нарушены процессы артикуляции. Ни задачи на кратковременную память, ни основные тесты понимание речи при этом не были сколько-нибудь серьезно нарушены. В результате возникла дискуссия о том, зачем вообще нужна артикуляционная петля. По мнению Бэддели (Baddeley, 1990), она необходима, например, при изучении нового языка, когда нужно удерживать пока еще бессмысленные фонетические структуры. Действительно, заучивание парных ассоциаций слов родного языка и бессмысленных для этих пациентов речевых звуков (на самом деле это были слова незнакомого им языка) оказалось полностью невозможным. Так как, согласно исследованиям развития памяти (см. 5.4.3), устойчивое использование артикуляции для лучшего запоминания наблюдается у детей лишь начиная примерно с 5 лет, на более ранних этапах развития, при усвоении лексикона родного языка, более важным, по-видимому, является пассивное фонологическое хранилище. Мы еще вернемся к спорному вопросу о роли внутренней речи в процессах оперативной обработки информации в конце данного подраздела.

Не избежал расщепления и второй служебный блок рабочей памяти — зрительно-пространственный «блокнот». Его введение в модель было обусловлено фактами запоминания информации в зрительной, или наглядно-образной, форме, например, при визуализации предметных референтов слов. Вопрос состоял в том, какие компоненты — пространственные или чисто зрительные — играют при этом решающую роль. Бэддели и его сотрудники провели исследование, в котором изучалась успешность мысленного движения по краям визуализируемой буквы (тест интерференции Брукса — см. 4.2.2). Одно условие было зрительным, но непространственным — испытуемый должен был параллельно с регистрацией поворотов «мысленного взора» отмечать изменения яркости светящейся панели. Второе условие было незрительным, но пространственным. Испытуемый, сидевший с завязанными глазами в темном помещении, пытался освещать качающийся маятник с помощью фонарика. При попадании луча света на прикрепленный к маятнику фотоэлемент менялась высота звукового тона. Оказалось, что первое условие (зрительная интерференция) не влияет на движение в плане зрительного образа, тогда как пространственное отслеживание на слух его полностью нарушает. Так же негативно пространственная задача влияла и на успешность использования мнемотехнического «метода мест» (см. 5.1.1).

Разделение пространственных (пространственно-действенных) и

зрительных (форма и цвет) компонентов этой подсистемы рабочей па-

384 мяти, таким образом, не вызывает сомнений. Оно подтверждается и

нейрофизиологическими данными, например, результатами трехмерного мозгового картирования. Пространственная обработка включает активации задних теменных отделов коры, а также активацию субкортикальных (базальные ганглии) и фронтальных (дорзо-латеральная префронтальная кора правого полушария) структур. Последняя интерпретируется как проявление произвольного внимания к местоположению объектов. Собственно зрительные компоненты рабочей памяти активируют затылочные и нижневисочные доли коры. Эта диссоциация соответствует известному разделению систем локализации (дорзальная система) и идентификации (вентральная система), подробно обсуждавшемуся нами ранее (см. 3.4.2), или уровням С и D, как эти системы были обозначены в теории построения движений Бернштейна (см. 1.4.3 и 8.4.3).

Центральный исполнитель — главный и наиболее спорный компонент рабочей памяти. По ироническому замечанию специалиста по эволюции поведения Марлина Дональда (Donald, 1991), центральный исполнитель подобен Будде (или, может быть, гомункулусу?), «восседающему на вершине процессов оперативного запоминания и оживляющемуся лишь тогда, когда на его рабочий стол попадают вопросы, с которыми не смогли справиться когнитивные психологи». Первоначально этот блок понимался несколько диффузно, как резервуар центрального пула ресурсов и одновременно структура, управляющая стратегиями распределения внимания. В 1990-е годы были предприняты попытки более детального анализа центральных процессов управления (экзеку-тивных процессов) с помощью специально подобранных задач. Важную роль сыграло сравнение решаемых центральным исполнителем задач с функциями фронтальных (лобных) долей. Классические описания возникающего при поражениях этих областей коры лобного синдрома, данные в работах А.Р. Лурия и других авторов, подчеркивают крайнюю неустойчивость, отвлекаемость и одновременно ригидность внимания, неспособность понять суть сложных взаимоотношений, неумение справиться с новым типом задач — при относительно нормальном выполнении рутинных заданий15. Все эти признаки могут быть своего рода негативной характеристикой центрального исполнителя.

Основная задача, используемая для экспериментального тестирования работы центрального исполнителя, заключается в продуцировании возможно более случайных последовательностей чисел или букв из

15 Как мы отмечали выше, в настоящее время под влиянием исследований рабочей памяти для обозначения этого синдрома чаще используется термин дезэкзекутивный син дром (см. 4.4.2 и 8.1.3). Изменение традиционного названия обусловлено нежеланием априорной привязки подобной поведенческой картины к фронтальным областям коры, поскольку аналогичные изменения, в принципе, могут быть вызваны нарушениями в ра боте других анатомических структур (например, базальных ганглиев, связанных с фрон тальной корой рядом петлеобразных соединений) некоторого, заранее заданного набора (допустим, от 1 до 9 или от 1 до 15). При выполнении подобной задачи случайного генерирования трудно удержаться от повторений или реализации определенной стратегии перебора символов. Все это уменьшает случайность (то есть повышает избыточность — см. 2.1.1) генерируемых последовательностей. Степень случайности может легко оцениваться компьютером. Успешное решение данной задачи, следовательно, предполагает постоянную смену стратегий извлечения информации из памяти и их рекомбинации, по типу тестов на переключение внимания с одной задачи на другую, но с дополнительной существенной нагрузкой на память (см. 4.4.2). Одновременное выполнение вторичных заданий приводит к снижению показателя случайности. Например, при необходимости запоминания ряда символов случайность продуцируемых последовательностей линейно снижается с увеличением количества таких удерживаемых в памяти символов.

Новые данные, однако, говорят о том, что задача случайного генерирования не является тестом центрального исполнителя в чистом виде. Так, постоянное присутствие исходного набора элементов в поле зрения испытуемых позволяет им генерировать более случайные последовательности, а значит, решение этой задачи зависит также и от работы «зрительно-пространственного блокнота». Взаимодействие центральных, амодальных механизмов внимания и мышления именно со зрительно-пространственными репрезентациями особенно заметно в случае таких задач, как нахождение оптимального хода в той или иной шахматной позиции (см. 8.3.3). Характерно, что в случае испытуемых-экспертов (начиная с уровня международного мастера и выше) нагрузка на артикуляционные механизмы перестает влиять здесь на качество и скорость принятого решения. В большом количестве других ситуаций, подобных пониманию текста и, в особенности, ведению беседы, на первый план выступают взаимодействия многоуровневых речевых процессов и механизмов социального интеллекта (см. 7.1.2).

Проверка связи рабочей памяти с функциями фронтальных долей коры, проводившаяся как с помощью трехмерного мозгового картирования процессов решения задач нормальными испытуемыми, так и путем нейропсихологического анализа отдельных клинических случаев, выявила неоднородность возможных компонентов центрального исполнителя. Явно различной оказалась локализация центральных механизмов удержания и активного преобразования амодальной перцептивной информации. В рамках префронтальных структур были также обнаружены не только амодальные, но и модально-специфические (прежде всего зрительные) механизмы, хотя этот последний результат, полученный в нейрофизиологических исследованиях на приматах, иногда оспаривается психологами, изучающими память человека.

В последние годы наметилось дополнительное разделение центрального исполнителя по принципу диссоциации, с одной стороны, механизмов удержания и обработки материала, а с другой — процессов, ответственных за принятие решений (см.

8.4.2). Дело в том, что именно принятие решений, а не традиционные функции внимания или памяти, оказывается селективно нарушенным у некоторых групп пациентов с фронтальными поражениями. Для этих пациентов характерна выраженная беспомощность как раз в ситуациях выбора одного из нескольких возможных вариантов действия. Более того, механизмы принятия решения и собственно целенаправленной реализации уже принятого решения, по-видимому, также требуют специального различения. (Оно обсуждается в современных исследованиях мотивации как различение процессов, локализованных по разные стороны мотивационно-волево-го «Рубикона» — см. Хекхаузен, 2003.)

Еще одна новая линия исследований, меняющая представление о рабочей памяти, возвращает нас к вопросу о роли речи. В первоначальном варианте модели ее роль была сведена к служебным функциям про-говаривания (артикуляции) и удержания продуктов фонологической обработки. По отношению к этим функциям в какой-то момент даже возникли сомнения в их существенности для оперативной обработки. Ситуация изменилась с началом изучения процессов смены задачи, то есть изменения установки с выполнения одной задачи на выполнение другой {task-set switching — см. 4.4.2). Инициировавший эти исследования оксфордский психолог Дэвид Олпорт является одним из критиков концепции рабочей памяти. Им было, в частности, показано, что выполнение тестов на переключение задачи, хотя и требует от испытуемого предельной внимательности, не интерферирует с нагрузкой на память, а следовательно, оперативное запоминание и смена задачи едва ли управляются единой инстанцией, типа центрального исполнителя (или системы внимательного контроля Шаллиса—Нормана). Развитие этих работ, в свою очередь, позволило установить, что процессы произвольной смены задачи осуществляются с помощью вербальной самоинструкции (Goschke, 2000). Этот результат изменяет представление о роли артикуляции и неожиданно ставит внутреннюю речь, по любимому выражению Выготского, «во главу угла» структуры произвольного контроля действия.

Подвижность единиц и речевое опосредование говорят о том, что рабочая память скорее должна рассматриваться не как фиксированная структурная единица процессов обработки информации, а как функциональная система (или высшая психическая функция в понимании Выготского и Лурия — см. 1.4.2 и 5.4.1 ), осуществляющая текущий контроль за сохранением и оперативной заменой целей наших познавательных и практических действий. Эта общая функция предполагает высокую гибкость и интеграцию значительного числа различных механизмов. В самом деле, многолетние попытки найти местоположение рабочей памяти в мозге выявили чрезвычайно пеструю картину локализации компонентов. Данные об основных нейропсихологических механизмах, выявленных в ходе этих исследований, приведены в табл. 5.6.

Таблица 5.6. Основные мозговые корреляты компонентов рабочей памяти

Компоненты рабочей памяти Вовлеченные мозговые области Функции и типичные задачи
Центральный исполнитель Дорзолатеральная префронтальная кораФронтополярная кораМедианная и вентролате-ральная префронтальная кора Распределение и переключение внимания, случайное генерирование Принятие решений, самоконтроль Поддержание внимание и оценка материала
Артикуляторная петляФонологическое хранилище Левая премоторная область (зона Брока), мозжечокВерхняя височная борозда, нижнетеменная кора Контроль артикуляции, повторение, удержание псевдослов Сохранение продуктов фонологической обработки
Зрительно-пространственный блокнот Затылочно-теменные и правые префронтальные зоныЗатылочно-височные области Удержание пространственной информации, удержание образа Узнавание отдельных объектов (лиц) и сложных сцен

етры и состав рабочей памяти, Алан Бэддели поднял комплекс проблем, затрагивающих организацию познавательной активности и ее мозговых механизмов в целом. Можно ожидать обогащения рабочей памяти и другими блоками хранения информации. Так, относительно недавно Бэддели (Baddeley, 2001) ввел в модель «эпизодический буфер» — новую служебную систему, которая должна удерживать в течение непродолжительного времени информацию о текущих событиях, в особенности если они имеют автобиографический характер16. В связи с постоянно растущим числом блоков и субкомпонентов перед теорией рабочей памяти стоят сегодня, как минимум, два конкретных вопроса — как организовано взаимодействие всех этих подсистем между собой и как они взаимодействуют с долго-

16 В случае этого нового функционального блока речь идет, очевидно, о структуре, аналогичной обсуждаемой ниже эпизодической памяти (см. 5.3.2). Конечно, тенденция добавлять «всего понемножку» подозрительно похожа на стратегию построения модели «маленького человечка в голове», чреватую опасностью бесконечного регресса объяснительных моделей (проблема Юма — см. 1.1.2). По мнению Бэддели (личное сообщение, январь 2003), «гомункулярный подход» вполне возможен в качестве эвристического приема, который должен быть уточнен последующими экспериментами. Еше один неудобный методологический вопрос в данном случае связан с выполнением попперовского принципа фальсифицируемости теорий (см. 1.4.1).

временной памятью (рис. 5.6).. Например, в диалоге нужно не только удерживать фонологическую информацию в течение нескольких секунд, но и главным образом понимать, что и с какой целью было сказано, для осуществления адекватного ответа (см. 7.1.2). Понимание же, очевидно, предполагает контакт с более долговременными, семантическими репрезентациями.

Все более распространенной становится точка зрения, согласно которой рабочая память представляет собой не столько независимое хранилище с некоторым запасом ресурсов внимательной обработки, сколько просто активированное подмножество структур долговременных репрезентаций. В самое последнее время эта точка зрения начинает получать и нейрофизиологическое подтверждение. Данные нейрови-зуализации показывают, что, похоже, нет заметного топографического различия между структурами мозга, в которых можно фиксировать следы разных видов долговременной памяти, и соответствующими блоками рабочей памяти (см. 6.1.3).

Эти результаты подтверждают позицию таких критиков, как К. Эрик-сон и У. Кинч (Ericsson & Kintsch, 1995), давно предлагавших говорить о долговременной рабочей памяти. С их точки зрения, необходимо допустить существование прямых связей между перцептивными процессами и структурами долговременной памяти. В противном случае непонятны феномены быстрой экспертной оценки ситуации. Экспертные оценки обычно не обнаруживают выраженных ограничений объема представленной информации, известных из традиционных работ по кратковременной или по рабочей памяти. Очевидно, здесь теория Бэд-дели наталкивается на старую проблему — если осмысленная группировка, как хорошо известно, способствует непосредственному запоминанию, то само формирование таких осмысленных групп возможно

только при контакте с долговременными компонентами наших знаний и умений. В форме количественной аналогии предложение Эрик-сона и Кинча можно понять так. Предположим, что объем рабочей памяти равен 5 единицам. Но если материал знаком и рабочая память есть подмножество активированных фрагментов долговременной памяти, то легко представить, как благодаря использованию эффективных приемов кодирования или сформировавшимся связям между семантическими структурами (то есть, по сути дела, бартлеттовским схемам — см. 1.4.3 и 6.3.1) эти 5 единиц сразу смогут активировать значительное число дополнительных единиц, что резко расширяет возможности рабочей памяти.

Изложенная точка зрения подтверждается исследованиями запоминания релевантного материала экспертами в различных областях (см. 8.3.3). Так, опытные медики способны группировать случайные диагностические сведения в описания типичных синдромов заболеваний с некоторыми специально маркируемыми отклонениями, что позволяет им запоминать после однократного просмотра большие массивы сведений, недоступные для памяти новичков. К. Эриксон продемонстрировал, что, учитывая сформировавшиеся интересы испытуемых, можно постепенно научить их демонстрировать выдающиеся достижения в запоминании, казалось бы, бессмысленного материала. Так, один из его испытуемых смог улучшить свои показатели непосредственного запоминания с 8 до 80 цифр. Большой любитель спорта, он научился кодировать цепочки цифр в форме репортажа о результатах фиктивных соревнований по бегу на различные дистанции.

В одном из последних по времени исследований (Houde & Tzourio-Mazoyer, 2003) был проведен нейрофизиологический анализ решения арифметических задач в уме обычными испытуемыми и «человеком-калькулятором», обладающим способностью чрезвычайно быстрого извлечения корня из многозначных чисел, причем с точностью примерно 60 знаков после запятой. Трехмерное картирование показало, что помимо активации тех же областей, что и у испытуемых контрольной группы (нижнетеменные и левые префронтальные структуры), в данных активации мозга «человека-калькулятора» наблюдались определенные отличия. Они состояли в активации правой префронтальной коры, которая ответственна за продолжительное сохранение невербального материала в активированном виде (см. 4.3.3) и, как будет показано в следующем разделе (см. 5.3.3), за разновидность долговременной памяти, связанную с кодированием и особенно извлечением личностно значимой информации. Этот факт может вновь указывать на особую роль личностно-смыс-ловых (метакогнитивных и мотивационных) факторов в формировании и функционировании выдающейся памяти.

Вместе с тем, пока полностью сохраняется возможность редукционистского объяснения природы рабочей памяти, а тем самым, и параметров интеллектуальных достижений. Так, недавно было проведено обширное сравнение группы задач на оперативную память, которые допускали произвольный выбор стратегий обработки информации, с

предельно упрощенными тестами (типа теста называния предъявляемых зрительно букв), режим выполнения которых жестко навязывался компьютером, не оставлявших испытуемым возможности выбора стратегии решения (Lepine, Barrouillet & Camos, 2005). Оказалось, что результаты выполнения простых тестов служат еще более хорошим предиктором показателей творческого интеллекта и понимания. Авторы данного исследования считают стратегические компоненты задач на оперативное запоминание своего рода статистическим шумом, маскирующим влияние более элементарных, в смысле их фундаментальности, параметров когнитивной обработки. Эти последние, по мнению авторов, скорее всего, связаны с временными особенностями функционирования нейрофизиологических процессов. Следует ожидать интенсивного обсуждения и перепроверки результатов этого нового исследования, поскольку они в равной степени важны как для изучения рабочей памяти, так и для понимания природы индивидуальных различий интеллекта (см. 8.1.1).

Итак, в результате критики трехкомпонентных моделей первоначальное жесткое разделение кратковременной и долговременной памяти как последовательных блоков хранения информации было поставлено под сомнение. В центре внимания психологов оказались проблемы обработки семантической информации, а рабочая память стала пониматься как совокупность активированных фрагментов постоянных репрезентаций знания, обычно называемых схемами (см. 6.3.1). Эти взгляды оказались одним из основных источников коннекционизма в психологии — направления, представители которого часто вообще отрицают структурированность памяти (см. 2.3.3). По мнению большинства современных авторов, такая точка зрения чрезмерно радикальна. Значительная часть междисциплинарных исследований памяти последних лет бьша направлена в первую очередь на выделение различных глобальных подсистем и уровней процессов долговременного запоминания.

Январь 24, 2019 Психология труда, инженерная психология, эргономика
Еще по теме
Скворцова В.Б. ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕЙ ПАМЯТИ У БОЛЬНЫХ С ЧМТ
А.В. Чистопольская, И.Ю. Владимиров ОСОБЕННОСТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЗАГРУЖЕННОСТИ РАБОЧЕЙ ПАМЯТИ
Модели памяти
Чистопольская А.В. ЗНАК КАК СРЕДСТВО РАЗГРУЗКИ РАБОЧЕЙ ПАМЯТИ, ВЛИЯЮЩИЙ НА УСПЕШНОСТЬ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
МОДЕЛИ ПАМЯТИ В КОГНИТИВНОЙ ПСИХОЛОГИИ
А. МОДЕЛЬ РАННЕЙ СЕМАНТИЧЕСКОЙ ПАМЯТИ.
5.3.2 Системы памяти: модель 2000+
МОДЕЛИ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ Д.А. ОШАНИНА И В.П. ЗИНЧЕНКО.
7.5 . Проектирование рабочего пространства и рабочего места
КОДЫ СЕНСОРНОЙ ПАМЯТИ И КРАТКОВРЕМЕННОЙ ПАМЯТИ.
Рабочее место и рабочая зона
ЭВОЛЮЦИЯ
НЕПРЕРЫВНАЯ ИЛИ ПРЕРЫВИСТАЯ ЭВОЛЮЦИЯ?
Добавить комментарий