【大腦S02E06】腦袋裡的暫存檔 揭開3種形式短期記憶的祕密
各位聽眾朋友大家好，歡迎收聽鏡好聽製作播出的大腦好好玩，我是節目主持人謝伯讓，用科學故事，讓腦說話。
在上週的節目中，我們知道記憶可以簡單區分成3種形式，分別是感官記憶、短期記憶、以及長期記憶，而且我們也已經介紹過了其中的第一種，也就是感官記憶。
今天我們要來看看，其中的第二種，也就是短期記憶。
實測！短期記憶可以持續多久？
短期記憶（short-term memory），就是我們可以從感官記憶中選取其中一小部分，然後把這些資訊維持住，讓這些資訊可以存在較長的時間。
關於短期記憶，我們現在就來仔細看看它的維持時間長短、容量大小，以及它更細部的各種形式種類。
首先我們就來看看短期記憶的維持時間長短。
關於短期記憶可以維持多久，這個問題更精確一點來問，也就是說，我們想要問，短期記憶在我們不去刻意覆述資訊的情況下，可以在「自然」情況下維持多久。
我們會強調是在「不去刻意覆述」的情況下可以維持多久，這是因為，如果我們一直在腦中覆述某一個資訊，基本上我們是可以一直維持下去的。所以我們想要知道的是，當資訊進入短期記憶後，如果我們停止覆述，然後去做別的事情時，這些在短期記憶中的資訊多久之後會被自然遺忘。
想要回答這個問題的話，我們就需要一個可以防止受試者在腦中不停覆述資訊的方法。那有沒有方法呢？答案是有，其中一種可能的方法就是使用雙作業（dual -task）。
比方說，我們給受試者觀看FZL這三個字母，要求他記住，隨後馬上要求他必須大聲說出45這個數字減3後是多少，然後再減3是多少，並且一路減3然後一直喊下去。也就是說，受試者看到FZL之後，就必須喊45、42、39、36、33等等。
接下來，我們可以在受試者一路進行這個數學作業的3秒鐘過後，要求他回報剛剛的字母是什麼，或者我們也可以在18秒過後，才要他回報剛剛的字母是什麼。
第一回合結束後，我們可以繼續要求受試者進行下一回合。比方說記住BHM三個字母，然後大聲說出數字87一路減3後是多少。接著一樣，在幾秒鐘過後，我們就要求受試者回報3個字母是什麼。
結果發現，如果是在3秒鐘後要求受試者回報字母，他們的正確率大約是80%，但是如果18秒後才要受試者回報，他們的正確率就只剩下12%。由此我們就可以推測出，在不去覆述或覆誦資訊的情況下，短期記憶的維持時間大約是15-20秒之間。
好，看完了短期記憶的維持時間長短，現在我們再來看看短期記憶的容量有多大。在我們介紹短期記憶的容量之前，我們要先來區分一下短期記憶的類別，因為不同類別的短期記憶，會有不一樣的容量大小。
聽覺、視覺與語意 短期記憶的三種形式
舉例來說，幾種大家比較熟悉的短期記憶包括了「短期聽覺記憶」、「短期視覺記憶」、還有「短期語意記憶」。短期的聽覺和視覺記憶大家比較容易理解，就是暫時記住聲音和影響。而短期語意記憶，則是暫時記住一句話的語意，而不是記住一句話的語音。
那我們現在就一項一項來仔細介紹一下這3種形式的短期記憶。
- 聽覺形式的短期記憶
首先，是聽覺形式的短期記憶。聽覺形式的短期記憶，其實很常見，也很容易理解，基本上就是我們在聽到一串語音時，會直接用語音的形式來複誦並暫時記住這串語音。比方說，如果聽到FZL的字串，或是聽到851的數字串，我們要暫時記住這些字串的話，通常都會直接用語音的方式來覆誦字串。
有趣的是，有很多時候，即使刺激是以視覺方式呈現，我們也喜歡把刺激轉化成聽覺形式，尤其是那些本來就可以唸的出來的視覺刺激，我們常常會把他們轉成語音形式來記憶。
比方說，在1964年的一項研究中，實驗人員給受試者在螢幕上觀看字串，像是GRCFND，結果發現，受試者在記憶字串時最常犯的錯誤，通常是語音轉換上的錯誤，例如他們常常容易把GRCFND記成GRCSND，也就是把F記成聲音上很像的Ｓ，但是卻不會把Ｆ記成形狀上很像的Ｅ。
所以，這項結果支持了人們可能比較習慣以聲音的方式，來記憶那些本來就可以用語音來發音的資訊，即是這些資訊原本是以視覺來呈現，大家也會把它們轉化成語音的形式來記憶。
- 視覺形式的短期記憶
再來，第二種常見的短期記憶形式，就是視覺形式的短期記憶。一般來說，對於那些無法被轉化成語音的視覺資訊，我們常常就會直接使用視覺的短期記憶來處理。
比方說，如果受試者再看了眼牆的某一張圖畫後，就必須用紙筆重新畫出一樣的圖，那受試者通常就會使用視覺的短期記憶來處理。
- 語意形式的短期記憶
第三種常見的短期記憶形式，就是語意形式的短期記憶。「語意型式」的短期記憶和「語音形式」的短期記憶差別在於，在「語音形式」的短期記憶中，我們只是單純記住聲音，而不太去管意思，但是「語意型式」的短期記憶中，我們則是會把語音中的意思抽取出來，然後用抽出來的語意來記憶。
比方說，如果我跟你說有3個字要請你記一下，這3個字分別是banana、peach、和apple。可能幾分鐘過後，當我再問你剛剛的字是哪三個字的時候，你就打出了香蕉、桃子和蘋果。
從你的回答中我們可以看出，你在記憶這3個單字時，並不是把這3個英文單字的聲音直接硬背下來，而是轉成了中文語意，然後再把字的語意意思記下來。這種記憶，就是語意形式的短期記憶。
短期記憶的容量多大？ 廣度實驗帶你一探究竟
看完了3種形式的短期記憶後，我們現在來看看，這3種形式的短期記憶分別有多大的容量。
關於語音形式的短期記憶究竟有多大容量？這個問題最為人所熟知的結果，就是數字廣度的研究（digit span）。
關於數字廣度最早的研究之一，應該是Joseph Jacobs在1887年發表的一篇論文。他在這項研究中發現，人們可以記住的數字廣度大概是9.3個數字。
他的實驗方法很簡單，就是讓受試者看一串數字，比方說2149這4個數字。然後受試者就馬上用紙筆寫下自己看到的數字。如果正確的話，就增加成5個數字，比方說39678這5個字，然後受試者一樣要再寫下這5個數字。最後看看受試者可以成功的完成幾個數字，那他的數字廣度就是幾個數字。比方說，如果9個數字的字串：482392807，受試者成功寫出，但是10個數字的字串：5852984637時，受試者寫不出來，那這位受試者的數字廣度就是9。
除了數字廣度之外，Joseph Jacobs也測試了字母的記憶廣度。實驗方法基本上就跟剛剛一樣，只是把數字改成英文字母。結果發現，字母比較難記，字母的記憶廣度大約是7.3。所以從這個實驗我們就可以看到，刺激的形式不同時，記憶廣度也會有所不同，另外還值得一提的就是，Joseph Jacobs在這個實驗中，用的都是單音節的數字和字母，比方說，7這個數字和W這個數字是沒有在實驗中被使用的，因為他們的英文發音都是雙音節，而雙音節也會讓記憶廣度下降。
關於這些相關的研究，哈佛大學的George Miller在1956年發表了一篇回顧論文，並在論文中主張，人類可以暫時記住的數字廣度大約是5-8個數字。他的論文標題就是「The Magic Numner 7±2」，相信很多人都聽過短期記憶的基本容量大約是7，這個概念基本上就是從這篇回顧論文中來的。
不過，後來的學者在研究不同形式的短期記憶時，開始慢慢發現，並不是所有形式的短期記憶容量都是7個單位。
比方說，視覺形式的短期記憶容量，似乎就只有4個單位。例如美國的心理學家Steven Luck和Edward Vogel就曾經做過一個實驗。他們的實驗方法就是在螢幕呈現好幾個正方形，然後只呈現0.1秒，隨後就馬上移除圖形，然後在大約1秒鐘後再呈現一次剛剛的正方形，但是這些正方形第二次出現時，顏色有時候會有變動。那受試者的作業呢，就是要回答，後來呈現的正方形和先前的正方形是否相同。
結果發現，如果螢幕上只有一個正方形，回答的正確率接近100%。如果螢幕上有2個或3個正方形，正確率也很高。但是超過四個正方形時，正確率就開始大幅下滑。
由此可知，以這種形式來測試視覺短期記憶容量時，測出的容量大概是4個單位，相較於聲音短期記憶的7個單位，其實差距還蠻大的。
至於第3種短期記憶形式呢，也就是語意形式的短期記憶，它的容量大小也是大約6到7個單位。比方說，我們現在就來做一個小實驗，我會快速地唸出以下好幾個字，請你試試看可以在聽完後馬上回憶出幾個字？好，這幾個字是：
monkey, child, wildly, zoo, jumped, city, ringtail, young
好，請試試看你大概可以回憶出幾個字？
透過這樣的實驗方法發現，受試者大概只能回憶出6-7個字。因此我們可以推論，語意形式的短期記憶，大概可以容納6到7個單位。
人如何閱讀文章？ 「串節單位」幫助記憶
這個時候你可能會提出質疑，什麼質疑呢？就是如果我們的短期記憶真的只有七個單位，那我們如何可能去閱讀文章呢？如果暫存的短期記憶只有七個單位，那不是讀完後面馬上就忘了前面，根本不可能連貫的閱讀和理解啊？
關於這個問題，提出magic number 7的George Miller也曾經試著回答。他的理論就是，我們可能可以透過「串節」（chunking）的方式來把較多的資訊集結成一個單位，以便我們記住更多的東西。
比方說，我們剛剛唸過的
monkey, child, wildly, zoo, jumped, ringtail, young
雖然大多數人只能記得其中幾個字，但是如果我們把其中一些字串起來，變成
ringtail monkey, jumped wildly, young child, city zoo
那就等於是只變成4個單位，在記憶上就會輕鬆許多。
如果我們再進一步把這4個單位也串起來，例如變成：
The ringtail monkey jumped wildly for the young child at the city zoo.
那記憶時就會更簡單。
另外一個例子就是，大家可以試著記憶以下這個字串：
B C I F N C C A S I C B
要全部記住不容易對吧，但是如果重新排列一下，把它變成：
C I A F B I N B C C B S
那就只剩下4個單位，馬上就變得很容易記憶。
此外，這種串節的方式，有可能也會出現在其他短期記憶形式中。比方說出現在視覺形式短期記憶例子中。舉例來說，串節的這種記憶方式，有可能就是為什麼西洋棋專家會比新手更容易記住棋子在棋盤上的位置的原因。
比方說，在1973年的一項實驗中，實驗人員讓受試者觀看真實的棋局或是我們所稱的棋譜，然後受試者必須記住棋子的位置。結果發現，老手比新手記住更多的棋子位置。
好，這是為什麼呢？是因為老手天生記憶力就比較好嗎？其實並不是，因為當實驗人員給他們看隨機的棋子放置圖時，老手跟新手的表現就變得一樣糟。
因此，合理的猜測，應該是老手因為比較熟悉棋子的走法和規則，所以會把其中一些棋子「串節」起來，比方說哪一個棋子可能會被哪一個旗子吃掉，透過這樣的「串節」，老手就能記住較多的資訊。
所以我們看到，不同的短期記憶形式，有著不同的容量。聽覺形式大約可以容納七個單位。視覺形式是四個單位。語意形式則是4-7個單位。
不過，有一個值得注意的小地方就是，短期記憶的確切容量大小，其實很難給出一個完全肯定的數字，比方說，在視覺形式的短期記憶中，雖然說容量大概是四個單位，但是如果視覺刺激物很小，或是可能移動的速度很快時，有時我們就會無法追蹤到四個這麼多個單位。所以說，影響短期記憶的因素很多，刺激物的大小、速度等，都可能會影響我們的短期記憶表現，所以我們只要知道每種形式的短期記憶有差別就好。確切的容量大小不用太去計較。
以上就是關於短期記憶形式以及容量大小的介紹。如果大家有問題的話，請到鏡好聽的粉專或instagram、或是我的臉書留言。我是大腦好好玩的節目主持人謝伯讓，用科學故事，讓腦說話。我們下週再見，掰掰！」
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