视觉短期记忆

在视觉研究中，视觉短期记忆 （VSTM）是三大记忆系统之一，其余系统还包括图像记忆和长期记忆 。视觉短期记忆是一种短期记忆 ，但仅限于视觉领域内的资讯。 
术语「视觉短期记忆」指的是在长时间内非永久性地储存视觉资讯的记忆。视觉空间画板是关于视觉短期记忆的子元件，巴德利在其工作记忆理论模型中提出此概念。图像记忆相当脆弱，会快速衰减，无法积极维持，与之不同的是，视觉短期记忆不易受后续刺激影响，可以持续数秒。另一方面，视觉短期记忆的容量极为有限，这点是视觉短期记忆与长期记忆的主要区别。 

**概述**
在20世纪70年代早期，由于引入难以言语化且不太可能保存于长期记忆的刺激，这为VSTM的研究带来了革命性的变革 。其基本实验技术要求观察者指出「在短时间分隔的两个矩阵或图形」是否相同。结果发现，观察者能够报告所发生的变化，结果为高于偶然性的显着水准，这表明他们至少能够在第二次刺激呈现之前，在纯粹的视觉储存中编码第一刺激的样貌。然而，由于所使用的刺激复杂，且变化的性质相对不受控制，因此这些实验留下了各种问题。 
例如： 
*构成视觉刺激的知觉向度中，视觉短期记忆是否只储存了部分子集(例如空间频率、亮度或对比度) 
*视觉短期记忆中的知觉向度是否比其他记忆有更高的保真度  
*这些向度以怎样的性质编码（知觉向度是在单独的平行通道中编码？还是所有知觉向度都储存为视觉短期记忆中的单个绑定实体？）

**设定尺寸效应**
目前已经对VSTM的容量限制投入大量研究。在一个典型的检测变化的任务中，呈现给观察者两个由许多刺激组成的阵列。两个阵列之间分隔着短暂的时序间隔，观察者的任务是判断第一个和第二个阵列是否相同，或者两个显示中是否有一个项目不同(例如，Luck & Vogel, 1997)。性能严重依赖于阵列中的项数。虽然对于一个或两个项目的阵列来说，性能通常几乎是完美的，但是当添加更多的项目时，正确的响应总是单调地下降。已经提出了不同的理论模型来解释VSTM储存的限制，但是要区别哪个才是正确模型仍是一个活跃的研究领域。

**心理物理模型**
心理物理实验表明，信息通过多个平行通道在VSTM中编码。每个通道与特定的知觉属性相关联(Magnussen, 2000)。在这个框架中，随着设定尺寸的增加，观察者检测变化的能力会下降。这可归因于两个不同的过程
#如果通过不同的通道进行决策，那么性能的下降程度通常很小，并且与在进行多个独立决策时，所预期的下降程度相一致(Greenlee &Thomas,1993; Vincent & Regan，1995)。
#如果在同一通道内做多个决策，那么仅仅由于决策杂讯的增加，性能下降的幅度就远远大于预期，这是由于在同一知觉通道中做多个决策所造成的干扰(Magnussen & Greenlee, 1997)。
然而，作为VSTM中设定尺寸效应(set-size effect)的模型，格林利-托马斯模型(Greenlee & Thomas, 1993)有着两个缺陷：
#它只是透过由一两个元素组成的显示来进行经验测试。在各种不同的实验范式中已经反复表明，对于相对较少元素的显示，以及相对较多元素的显示(超过4项)，设定尺寸效应会有所不同。而格林利-托马斯(1993)模型并没有对此作出解释。
#尽管Magnussen、格林利、托马斯(1997)能够使用该模型来预测「比起跨越不同的知觉向度做出两个决策，当两个决策是在同一个知觉向度做出时，将会发现更大的干扰」，但此预测缺乏严格的定量，无法准确预测阈值增加的大小，或对其根本原因给出详细解释。
除了格林利-托马斯模型(Greenlee & Thomas, 1993)之外，VSTM中还有两种用于描述设定尺寸效应的重要方法。这两种方法可以称为样本尺寸模型(Palmer, 1990)和瓮模型(urn models)(Pashler, 1988)。
它们与格林利-托马斯模型的不同之处在于:
#将设定尺寸效应的根源归结于决策之前的某个阶段。
#在相同或不同的知觉向度下做出的决定在理论上没有区别。

**中级视觉储存**
有一些证据表明中级视觉储存( Intermediate visual store )具有图像记忆和VSTM的特征。 该中级储存器具有高容量（最多15个项目）和较长的储存追踪持续时间（最多4秒）。它与VSTM共存但并不相同，视觉刺激可以覆盖其视觉储存的内容（Pinto等，2013）。进一步的研究表明其过程涉及视觉区域V4的参与。 

**参见**
 注意 - 注意力与前额叶皮层的记忆力 
*变化盲视- 记忆 - 知觉

**参考文献**
 Bays, P.M. & Husain M. (2008). Dynamic shifts of limited working memory resources in human vision. Science, 321, 851–854.- Bennett, P.J., & Cortese, F. (1996). Masking of spatial frequency in visual memory depends on distal, not retinal, frequency. Vision Research, 36(2), 233–238.- Blakemore, C., & Campbell, F.W. (1969). On the existence of neurons in the human visual system selectively sensitive to the orientation and size of retinal images. Journal of Physiology, 203, 237–260.- Breitmeyer, B. (1984). Visual masking: An integrative approach. Oxford: Oxford University Press.- Cermak, G.W. (1971). Short-term recognition memory for complex free-form figures. Psychonomic Science, 25(4), 209–211.- Chua, F.K. (1990). The processing of spatial frequency and orientation information. Perception & Psychophysics, 47(1), 79–86.- Cowan, N. (2001). The magical number 4 in short-term memory: A reconsideration of mental storage capacity. Behavioral and Brain Sciences, 24(1).- DeValois, R.L., & DeValois, K.K. (1990). Spatial vision. Oxford: Oxford University Press.- Greenlee, M.W., & Thomas, J.P. (1993). Simultaneous discrimination of the spatial frequency and contrast of periodic stimuli. Journal of the Optical Society of America A, 10(3), 395–404.- Lee, B., & Harris, J. (1996). Contrast transfer characteristics of visual short-term memory. Vision Research, 36(14), 2159–2166.- Luck, S.J., & Vogel, E.K. (1997). The capacity of visual working memory for features and conjunctions. Nature, 390, 279–281.- Magnussen, S. (2000). Low-level memory processes in vision. Trends in Neurosciences, 23(6), 247–251.- Magnussen, S., & Greenlee, M.W. (1992). Retention and disruption of motion information in visual short-term memory. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 18, 151–156. 248- Magnussen, S., & Greenlee, M.W. (1997). Competition and sharing of processing resources in visual discrimination. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 23(6), 1603–1616.- Magnussen, S., & Greenlee, M.W. (1999). The psychophysics of perceptual memory. Psychological Research, 62(2–3), 81–92.- Magnussen, S., Greenlee, M.W., Asplund, R., & Dyrnes, S. (1991). Stimulus-specific mechanisms of visual short-term memory. Vision Research, 31(7–8), 1213–1219.- Magnussen, S., Greenlee, M.W., & Thomas, J.P. (1996). Parallel processing in visual short-term memory. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 22(1), 202–212.- Magnussen, S., Idas, E., & Myhre, S.H. (1998). Representation of orientation and spatial frequency in perception and memory: A choice reaction time analysis. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 24, 707–718.- Nilsson, T.H. & Nelson, T.M. (1981). Delayed monochromatic hue matches indicate characteristics of visual memory. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 7, 141–150.- Palmer, J. (1990). Attentional limits on the perception and memory of visual information. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 16(2), 332–350.- Pashler, H. (1988). Familiarity and visual change detection. Perception & Psychophysics, 44(4), 369–378.- Pinto, Y., Sligte, I.S., Shapiro, K.L., & Lamme, V.A.F. (2013). Fragile Visual Short-Term Memory is an object-based and location-specific storage. Psychonomic Bulletin & Review, 20, 732-739. - Phillips, W.A. (1974). On the distinction between sensory storage and short-term visual memory. Perception & Psychophysics, 16(2), 283–290.- Phillips, W.A., & Baddeley, A.D. (1971). Reaction time and short-term visual memory. Psychonomic Science, 22(2), 73–74.- Regan, D. (1985). Storage of spatial-frequency information and spatial-frequency discrimination. Journal of the Optical Society of America A, 2(4), 619–621.- Riggs, K.J., McTaggart, J., & Simpson, A. (2006). Changes in the capacity of visual working memory in 5- to 10-year-olds. Journal of Experimental Child Psychology, 95, 18–26.- Schiller, P.H. (1995). Effect of lesions in visual cortical area V4 on the recognition of transformed objects. Nature, 376, 342–344.- Sligte, I.G., Scholte, H.S., Lamme, V.A.F. (2008). Are There Multiple Visual Short-Term Memory Stores? PLoS ONE, 3(2), e1699.- Sligte, I.G., Scholte, H.S., Lamme, V.A.F. (2009). V4 Activity Predicts the Strength of Visual Short-Term Memory Representations. J Neurosci, 29(23), 7432–74- Sperling, G. (1960). The information available in brief visual presentations. Psychological Monographs: General and Applied, 74(11), 1–30.- Todd, J.J. & Marois, R. (2004). Capacity limit of visual short-term memory in human posterior parietal cortex. Nature, 428, 751–753.- Vincent, A. & Regan, D. (1995). Parallel independent encoding of orientation, spatial frequency, and contrast. Perception, 24(5), 491–499.- Wilken, P. & Ma, W.J. (2004). A detection theory account of change detection. J Vis, 4, 1120–1135.