ПСИХОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2015, том 36, № 3, с. 38-48
КОГНИТИВНАЯ ПСИХОЛОГИЯ
СТРУКТУРА РАБОЧЕЙ ПАМЯТИ: ЭФФЕКТЫ УВЕЛИЧЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ, УСЛОЖНЕНИЯ ОБРАБОТКИ И ИНТЕРФЕРЕНЦИИ1
© 2015 г. Б. Б. Величковский*, Е. Ю. Никонова**, М. А. Румянцев***
* Кандидат психологических наук, доцент, факультет психологии МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва;
Зав. лабораторией, НБИКС-центр НИЦ "Курчатовский институт ", Москва;
e-mail: velitchk@mail.ru ** Лаборант, факультет психологии МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва;
e-mail: eniconova@mail.com *** Инженер-исследователь, НБИКС-центр НИЦ "Курчатовский институт", Москва;
e-mail: rumyantsev_ma@nrcki.ru
Исследовалось влияние количества удерживаемой в рабочей памяти информации, сложности когнитивной обработки и интерференции на объём рабочей памяти. Предполагалось, что в структуре рабочей памяти возможно выделение независимых, функционально различных компонентов, связанных с хранением и обработкой информации. В трёх экспериментах приняли участие 36 человек. Варьировались количество информации, интерференция и сложность обработки. Обнаружен эффект количества информации, проявляющийся в снижении эффективности хранения информации при увеличении её количества. При увеличении количества информации усиливалось негативное влияние интерференции на эффективность хранения информации. Результаты свидетельствуют о возможности выделения в структуре рабочей памяти высоконадежной системы хранения ограниченного объёма (регион прямого доступа), двух компонентов, по-разному чувствительных к действию интерференции (регион прямого доступа и активированная часть долговременной памяти), и независимого компонента, связанного с обработкой активной когнитивной репрезентации (фокус внимания).
Ключевые слова: рабочая память, интерференция, сложность обработки, фокус внимания, долговременная память, хранение информации, обработка информации.
Рабочая память может быть определена как "специализированная система кратковременного хранения информации, лежащая в основе процессов мышления человека" [67, с. 829]. Она обеспечивает механизмы для активации сохраненных ранее когнитивных репрезентаций и хранения промежуточных результатов их трансформаций. Ограничения рабочей памяти сегодня рассматриваются как лежащие в основе ограничений когнитивных возможностей человека [1, 4]. Центральная роль функций рабочей памяти в осуществлении "высокоуровневого познания" проявляется в высоких корреляциях между различными показателями её объема, эффективностью самых разных видов интеллектуально сложной деятельности и общим интеллектом [16].
1 Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 11-06-00343-а.
Одним из открытых вопросов в исследованиях рабочей памяти является вопрос о её структуре, о количественном и качественном составе компонентов, обеспечивающих реализацию функций рабочей памяти. Известная модель рабочей памяти А. Бэддели [7] предполагает иерархическую структуру: контролирующая инстанция ("центральный исполнитель") управляет модально-специфичными системами кратковременного хранения ограниченного объёма. В этой модели рабочая память и долговременная память четко различаются как разные системы памяти. При другом подходе рабочая память понимается как подмножество элементов долговременной памяти, активация которых превышает пороговый уровень (активированная часть долговременной памяти) [12, 14]. Лишь небольшая часть этих элементов непосредственно осознается, образуя фокус внимания [12]. Различение фокуса внима-
ния и остальных активированных элементов обосновано обнаружением ряда эмпирических эффектов. Например, объём фокуса внимания не превышает 3-4 элемента [9, 13], что значительно меньше объёма рабочей памяти в целом. Многочисленные прайминг-эффекты свидетельствуют о возможности автоматической активации репрезентаций без их осознания, т.е. включения в фокус внимания [12].
Также предлагается [19] выделять в фокусе внимания два компонента - собственно фокус внимания и регион прямого доступа. Фокус внимания содержит единственный элемент, являющийся предметом текущей когнитивной обработки. Этот элемент "загружается" в фокус внимания из региона прямого доступа, содержащего 3-4 элемента. Такая дифференциация обосновывается тем, что при смене обрабатываемого элемента время обработки увеличивается - новый элемент должен быть сначала "загружен" в фокус внимания. При этом увеличение времени обработки зависит только от количества элементов в регионе прямого доступа. Предполагается, что в отличие от информации в активированной части долговременной памяти информация в регионе прямого доступа не угасает с течением времени и защищена от действия интерференции.
Подобная структура рабочей памяти - фокус внимания, регион прямого доступа, активированная часть долговременной памяти - еще не получила полного эмпирического обоснования. Например, представленные в [19] результаты не являются достаточно общими, так как они получены с использованием специально разработанных экспериментальных заданий. В настоящей работе структура рабочей памяти исследовалась на материале так называемых сложных заданий на определение объёма рабочей памяти (complex working memory span tasks [11]). В таких заданиях кратковременное удержание информации сочетается с одновременным выполнением дополнительной когнитивно сложной задачи. Задания этого типа являются сегодня основным средством изучения индивидуальных особенностей рабочей памяти, а получаемые в них оценки объёма рабочей памяти обнаруживают высокие корреляции с показателями общего интеллекта и с показателями эффективности выполнения различных видов сложной деятельности [1]. Тем не менее, задания этого типа до сих пор не использовались при исследовании структуры рабочей памяти.
Для проверки предположения о существовании различных компонентов рабочей памяти может быть использован метод аддитивных факторов
С. Стернберга [22]. Согласно этому методу, различение компонентов или процессов обработки представляется обоснованным, если факторы, селективно влияющие на их работу, не взаимодействуют друг с другом (т.е. их совместный эффект является аддитивным). Для фокуса внимания таким селективно действующим фактором может являться сложность когнитивной обработки. Для активированной части долговременной памяти селективно действующим фактором может являться интерференция. Количество элементов, которые необходимо удерживать в рабочей памяти (нагрузка на рабочую память), влияет в первую очередь на функционирование региона прямого доступа. Однако если нагрузка превышает ограниченный объём региона прямого доступа, то она может влиять и на работу активированной части долговременной памяти. Это позволяет ожидать взаимодействия факторов интерференции и нагрузки.
Таким образом, теоретическая гипотеза заключалась в предположении о существовании в структуре рабочей памяти трех независимых компонентов, связанных с хранением и обработкой информации: фокуса внимания, региона прямого доступа и активированной части долговременной памяти, различающихся по объёму хранимой информации и надежности её хранения.
Целью данной работы было исследование влияния количества удерживаемой в рабочей памяти информации, сложности когнитивной обработки и интерференции на эффективность выполнения различных сложных заданий на определение объёма рабочей памяти.
Исследовательские гипотезы: предполагается, что при выполнении заданий на определение объёма рабочей памяти могут быть обнаружены (1) эффект количества информации; (2) взаимодействие количества информации и интерференции;
(3) статистически незначимое взаимодействие сложности обработки и количества информации;
(4) статистически незначимое взаимодействие сложности обработки и интерференции; (5) статистически незначимое взаимодействие трех экспериментальных факторов. Предположения о значимости эффектов факторов сложности и интерференции не выдвигались.
Обоснование дифференциации в структуре рабочей памяти указанных компонентов позволит по-новому взглянуть на проблему взаимодействия долговременной и рабочей памяти, а также на природу ограничений объёма рабочей памяти. Актуальность этой проблематики обусловлена важной ролью ограничений рабочей памяти в
осуществлении разных видов сложной деятельности [4, 7, 14]. В данной работе исследование структуры рабочей памяти впервые осуществлено с помощью манипуляции факторами, селективно влияющими на её возможные компоненты, на материале заданий на определение сложного объёма рабочей памяти.
МЕТОДИКА
Общая характеристика исследования. В соответствии с целью исследования были проведены три эксперимента с использованием различных сложных заданий на определение объёма рабочей памяти. Выбор заданий указанного типа был обусловлен тем, что в настоящее время они являются своего рода "эталоном" при изучении рабочей памяти у человека (см. обзор в [11]). Последовательное проведение трех экспериментов с использованием сходных по структуре, но разных по содержанию заданий на определение объёма рабочей памяти было направлено на получение результатов высокой степени общности, которые нельзя было бы объяснить особенностями конкретных заданий. В первых двух экспериментах использовались задание на определение "объёма счета" (counting span task, [10]) и задание на определение "объёма операций" (operation span task, [23]), которые широко используются в современных исследованиях рабочей памяти [1]. В этих заданиях кратковременное удержание информации сочетается с выполнением нетривиальной дополнительной задачи (зрительный поиск и верификация простых арифметических уравнений, соответственно). В третьем эксперименте использовалось задание на определение объёма оценки четности (parity judgment span task, [18]). В этом задании используется очень простая дополнительная задача (определение четности/нечетности цифр). Методическим преимуществом этого задания является то, что выполнение дополнительной задачи не требует от участника специальных навыков (например, навыков выполнения арифметических операций "в уме") [9]. Следовательно, получаемые в этом задании оценки объёма
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.