圖像記憶

圖像記憶是視覺感官收錄（SM），負責儲存快速衰減的視覺信息，也是視覺記憶系統的組件之一，其它組件還包括視覺短期記憶（VSTM）和長期記憶（LTM）。 圖像記憶是極短（小於1秒）、預分類、高容量的記憶儲存， 在短時間內提供完整連貫的視知覺表徵，從而促成視覺短期記憶。圖像記憶有助於解釋，像是改變視盲現象以及眼球跳視期間的連續性經驗現象。圖像記憶不再被視為單個實體，而是至少有兩個不同組件。包括斯珀林的部分報告範式以及現代技術在內的經典實驗，則持續為感官記憶的儲存性質帶來洞見。

概述

歷史上已有許多人觀察到，在物體偏移後，會出現持續的生理圖像。這個現象最早出自於亞里士多德的記載，他認為後像與夢的體驗有關。在18世紀和19世紀，研究人員觀察到，若快速移動棍子，棍子末端的餘燼會產生光跡，進而引發他們的興趣並開始對這種現象進行實證研究，而這現象後來被稱為視覺暫留。在20世紀，由於假設在視覺短期記憶中，視覺暫留對視覺信息有著預分類表徵的作用，因此視覺暫留在記憶中扮演的角色引起了相當大的關注。 1960年，為了確認視覺感官記憶是否存在，以及確認容量和持續時間等特徵，喬治·斯珀林進行了經典的部分報告實驗。 1967年，奈瑟(Ulric Neisser)將這種迅速衰減的記憶存儲稱為圖像記憶 。 在斯珀林實驗過後約20年，在視覺感官記憶中，浮現兩個獨立組件的概念，即「視覺暫留」和「信息暫留」。斯珀林的實驗主要測試了刺激的信息暫留，而其他如Coltheart則進行了視覺暫留的直接測試。  1978年，Di Lollo提出了一種視覺感官記憶的雙態模型。 儘管歷史上一直存在爭議，但目前明確將圖像記憶區分為視覺暫留和信息暫留，這兩種暫留性質的測試方法不同，並具有根本不同的屬性。信息暫留是圖像記憶的基礎，作為預分類感官儲存，被認為是視覺短期記憶的關鍵因素。   類似的存儲區還有聲音的臨時倉庫。

組件

圖像記憶的兩個主要組件是視覺暫留和信息暫留 。視覺暫留為由感覺系統創建的物理圖像之中相對簡短的（150ms）預分類視覺表徵，為個人觀察和感知的「快照」。信息暫留則是更持久的記憶存儲器，其將視覺圖像編碼後的版本表示為後分類信息，為大腦接收及處理之後的「原始數據」。還可以考慮第三個組件，即神經暫留：「視覺系統的身體活動和記錄」。  神經暫留通常以神經科學技術如EEG和fMRI為代表。

神經基礎

底層的視覺暫留是視覺感覺路徑的神經暫留，長期視覺表徵始於視網膜中感光受體的激活。已經發現到，視杆細胞和視錐細胞中激活持續時間超過物理刺激的消退時間，而視桿系統比錐體系統持續更久。 參與維持視覺圖像的其他細胞還包括M和P視網膜神經節細胞(retinal ganglion cells) 。M細胞（暫態細胞）僅在刺激開始和刺激消退期間有活性，而P細胞（持續細胞）在刺激開始、持續及消退期間，皆表現出持續性的活性。 已經在枕葉的初級視覺皮層(V1)中發現視覺圖像的皮層暫留性，而該皮層是負責處理視覺信息。

信息暫留

在物理刺激消退後，信息暫留代表仍持續存在的刺激信息 。雖然它本質上是視覺的，但不可見 。斯珀林實驗是對信息暫留的一項測試。刺激持續時間是影響信息持續時間的關鍵因素，隨著刺激持續時間的增加，視覺碼的持續時間也會增加。 信息暫留所代表的非可視的成分表示為，圖像的抽象特徵及空間位置。由於信息暫留的性質與視覺暫留不同，因此不受遮蔽效應的影響。 圖像記憶的這一組件的特徵表明，信息暫留對後分類記憶存儲起著關鍵作用，使得視覺短期記憶可以進行信息訪問以整頓記憶。

神經基礎

儘管與視覺暫留相比，關於信息暫留的神經表徵的研究較少，但新的電生理學技術已經開始揭示相關的皮層區域。與視覺暫留不同的是，信息暫留被認為依賴於視覺皮層之外的更高級視覺區域。前側顳上溝（STS）是腹側流的一部分，發現在獼猴的圖像記憶任務中會被激活，而這個大腦區域與物體再認和物體識別有關。圖像記憶在變化檢測中的作用與枕中回(MOG)的激活有關，已發現MOG激活持續時間約2000ms，這表明圖像記憶的持續時間可能比目前所認為的還要長。圖像記憶還受到基因和大腦中產生的蛋白質之影響。腦源性神經營養因子（BDNF）是神經生長因子中的神經營養因子家族的一部分。已經證明具有編碼BDNF的BDNF基因突變的個體具有縮短的、不太穩定的信息暫留。

任務

圖像記憶為大腦提供了平滑的視覺信息流，可以通過視覺短期記憶在較長時間內提取出來，以便整頓成更加穩定的形式。圖像記憶的其中一個關鍵作用是對我們的視覺環境進行變化檢測，這有助於我們感知運動

時間整合

圖像記憶能夠沿著連續的圖像流，整合視覺信息。例如在觀看電影時，在初級視覺皮層中，新刺激不會擦除先前刺激的信息，反而會包含最近刺激的反應以及之前刺激的等量信息。這種one-back記憶可能是圖像記憶和遮蔽效應中整合處理的主要基板，而具體結果取決於兩個後續分量圖像（「圖標」），僅在隔離（遮蔽）時或疊加（整合）時才有意義。

改變視盲

圖像記憶中的簡短表徵被認為，在檢測視覺場景變化的能力中起著關鍵作用。「改變視盲」現象讓我們深入了解了圖像記憶存儲的本質及其在視覺中的作用。「改變視盲」指的是，當兩個場景之間相隔著一個非常短的空白間隔或刺激間間隔(ISI)時，我們無法在兩個場景之間檢測到差異。因此，視盲可以被定義為圖像記憶的輕微失誤。如果場景在沒有ISI的情況下呈現，這種變化就很容易被檢測到。據認為，場景在圖像記憶中的詳細記憶存儲會被每個ISI擦除，使得記憶無法觸接，因此降低了在連續場景之間進行比較的能力。

眼球跳視運動

已有研究表明，在眼球跳視運動期間，圖像記憶在提供連續性體驗方面發揮了作用。這些快速眼球運動約30毫秒發生一次，每次注視持續約300毫秒。然而，跳視之間的信息記憶在很大程度上依賴於VSTM，而不是圖像記憶。人們認為，存儲在圖像記憶中的信息在跳視時實際上會被刪除，而不是有助於跨跳記憶。在眨眼時也會發生類似的現象，有意無意的眨眼都會破壞圖像記憶中的信息。

發展

圖像記憶從出生起，便隨著主要和次要視覺系統而持續發展。到6個月大時，嬰兒的圖像記憶的能力便接近了成年人。5歲時，兒童已經發展出成人所具有的無限容量的圖像記憶能力。信息暫留時間從5歲時的大約200毫秒，增加到成人（大於11歲）的1000毫秒的漸近水平。隨著年齡的增長，視覺暫留會略有衰減。將20歲出頭的人與60歲晚期的人進行比較，可以觀察到大約有20毫秒的減少。人的一生中有可能發生輕度知能障礙（MCIs），因而產生如情景記憶中的錯誤（關於人、地方及其背景的自傳體記憶），以及由於海馬迴及聯合皮質區損傷導致的工作記憶中的錯誤（STM的活躍處理成分）。情節記憶是一個人可以討論的自傳事件。目前已經發現，MCIs患者的圖像記憶能力和持續時間都有所下降。MCIs患者的圖像記憶障礙可被用於預測更嚴重的缺陷的發展，如阿爾茨海默病和失智症。

全部報告

全部報告條件要求參與者儘可能地回憶最初顯示的元素所在的位置。參與者通常能夠從十二個字符中回憶三到五個字符（大約35％）。這表明全部報告受到容量為4到5個項目的記憶系統限制。

部分報告

部分報告條件要求參與者使用線索回憶，並從視覺顯示中，識別出一部分的字符。在刺激消退之後，以不同時間間隔（約50ms）發出的音調作為線索。音調的頻率（高、中、低）表示要報告顯示器中的哪組字符。由於參與者不知道哪一行會被回憶，因此部分報告條件中的表現，可以被視為對觀察者全部顯示記憶的隨機抽樣。這種類型的抽樣顯示，在刺激消退之後，參與者可以在給定行中回憶大多數字母（12個字母中的9個），表明整個視覺顯示中有75％可以被記憶訪問，使原本從全部報告試驗得出的圖像記憶假設容量獲得大幅度增長。

視覺線索

在斯珀林的部分報告法中一個小變化，會產生類似的結果，那就是改用「視覺條標記」而不是「聽覺音調」作為提取線索。在此修改中，會於50毫秒內向參與者展示兩行8個字母的視覺顯示。探針是一種視覺條，放置在字母位置的上方或下方，與陣列消退同時發生。當參與者被要求回憶指定的字母時，平均準確率為65%。

時間差異

通過改變顯示消退量和聽覺線索(提示音)之間的時間間隔，斯珀林可以估計出感覺記憶的時間過程。斯珀林偏離了最初的程序，從刺激消退後立即呈現音調，變成到150、500或1000毫秒後才呈現。使用這種技術，刺激顯示的初始記憶在顯示消退後會迅速衰減。在刺激消退後約1000毫秒，部分報告和整個報告條件下的回憶率並沒有差異。總體而言，使用部分報告的實驗，為顯示消退後大約持續1000毫秒的快速衰減的感覺痕跡提供了證據。

圓形提示和遮蔽

遮蔽效應是通過在字母周圍畫一個圓圈作為回憶的線索來識別的。當圓圈出現在視覺刺激開始之前，或與刺激消退同時出現時，回憶與使用條形或音調時相匹配。然而，如果在刺激消退100毫秒後，用一個圓圈作為線索，那麼回憶的準確性就會下降。隨著圓圈顯示延遲的增加，準確性又再次提高。這種現像是後向對比遮蔽的一個例子。當刺激消退後立即顯示隨機線之類的圖像時，也會觀察到遮蔽。