視覺短期記憶

在视覺研究中，视觉短期记忆 （VSTM）是三大記憶系統之一，其餘系統還包括圖像記憶和长期記憶 。視覺短期記憶是一种短期记忆 ，但仅限于视觉领域内的資訊。 術語「視覺短期記憶」指的是在长时间内非永久性地儲存视觉資訊的記憶。视觉空间画板是關於視覺短期記憶的子元件，巴德利在其工作记忆理论模型中提出此概念。圖像记忆相當脆弱，會快速衰减，无法积极维持，與之不同的是，视觉短期记忆不易受后续刺激影響，可以持续数秒。另一方面，視覺短期記憶的容量極為有限，這點是視覺短期記憶與长期记忆的主要区别。 在20世纪70年代早期，由於引入难以言语化且不太可能保存于长期记忆的刺激，這為VSTM的研究帶來了革命性的變革 。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圖形」是否相同。結果發現，观察者能够报告所发生的变化，結果為高于偶然性的显着水準，這表明他们至少能够在第二次刺激呈现之前，在纯粹的视觉儲存中编码第一刺激的樣貌。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： 構成視覺刺激的知覺向度中，視覺短期記憶是否只儲存了部分子集(例如空間頻率、亮度或對比度) 視覺短期記憶中的知覺向度是否比其他記憶有更高的保真度 这些向度以怎樣的性質編碼（知覺向度是在單獨的平行通道中編碼？還是所有知覺向度都儲存為視覺短期記憶中的單個綁定實體？） 目前已經對VSTM的容量限制投入大量研究。在一個典型的檢測變化的任務中，呈現給觀察者兩個由許多刺激組成的陣列。兩個陣列之間分隔著短暫的時序間隔，觀察者的任務是判斷第一個和第二個陣列是否相同，或者兩個顯示中是否有一個項目不同(例如，Luck & Vogel, 1997)。性能嚴重依賴於陣列中的項數。雖然對於一個或兩個項目的陣列來說，性能通常幾乎是完美的，但是當添加更多的項目時，正確的響應總是單調地下降。已經提出了不同的理論模型來解釋VSTM儲存的限制，但是要區別哪個才是正確模型仍是一個活躍的研究領域。 心理物理實驗表明，信息通過多個平行通道在VSTM中編碼。每個通道與特定的知覺屬性相關聯(Magnussen, 2000)。在這個框架中，隨著設定尺寸的增加，觀察者檢測變化的能力會下降。這可歸因於兩個不同的過程 如果通過不同的通道進行決策，那麼性能的下降程度通常很小，並且與在進行多個獨立決策時，所預期的下降程度相一致(Greenlee &Thomas,1993; Vincent & Regan，1995)。 如果在同一通道內做多個決策，那麼僅僅由於決策雜訊的增加，性能下降的幅度就遠遠大於預期，這是由於在同一知覺通道中做多個決策所造成的干擾(Magnussen & Greenlee, 1997)。 然而，作為VSTM中設定尺寸效應(set-size effect)的模型，格林利-托馬斯模型(Greenlee & Thomas, 1993)有著兩個缺陷： 它只是透過由一兩個元素組成的顯示來進行經驗測試。在各種不同的實驗範式中已經反复表明，對於相對較少元素的顯示，以及相對較多元素的顯示(超過4項)，設定尺寸效應會有所不同。而格林利-托馬斯(1993)模型並沒有對此作出解釋。 儘管Magnussen、格林利、托馬斯(1997)能夠使用該模型來預測「比起跨越不同的知覺向度做出兩個決策，當兩個決策是在同一個知覺向度做出時，將會發現更大的干擾」，但此預測缺乏嚴格的定量，無法準確預測閾值增加的大小，或對其根本原因給出詳細解釋。 除了格林利-托馬斯模型(Greenlee & Thomas, 1993)之外，VSTM中還有兩種用於描述設定尺寸效應的重要方法。這兩種方法可以稱為樣本尺寸模型(Palmer, 1990)和甕模型(urn models)(Pashler, 1988)。 它們與格林利-托馬斯模型的不同之處在於: 將設定尺寸效應的根源歸結於決策之前的某個階段。 在相同或不同的知覺向度下做出的決定在理論上沒有區別。 有一些证据表明中级视觉儲存( Intermediate visual store )具有圖像記憶和VSTM的特征。 该中级儲存器具有高容量（最多15个项目）和較长的儲存追踪持续时间（最多4秒）。它与VSTM共存但並不相同，视觉刺激可以覆盖其视觉儲存的内容（Pinto等，2013）。进一步的研究表明其過程涉及视觉区域V4的参与。 注意 注意力与前额叶皮层的记忆力 变化盲视 记忆 知觉 Cermak, Gregory W. Short-term recognition memory for complex free-form figures. Psychonomic Science. 1971, 25 (4): 209–211. doi:10.3758/BF03329095.  Cermak, Gregory W. Short-term recognition memory for complex free-form figures. Psychonomic Science. 1971, 25 (4): 209–211. doi:10.3758/BF03329095.  Sligte, Ilja G.; Scholte, H. Steven; Lamme, Victor A. F. Are There Multiple Visual Short-Term Memory Stores?. PLOS ONE. 2008, 3 (2): e1699. PMC 2246033 . PMID 18301775. doi:10.1371/journal.pone.0001699.  Sligte, I. G.; Scholte, H. S.; Lamme, V. A. F. V4 Activity Predicts the Strength of Visual Short-Term Memory Representations. Journal of Neuroscience. 2009, 29 (23): 7432–7438. PMID 19515911. doi:10.1523/JNEUROSCI.0784-09.2009.  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.